Производство Метанола

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Сентября 2013 в 19:44, курсовая работа

Описание работы

Метанол (метиловый спирт) является одним из важнейших по значению и масштабам производства органическим продуктом, выпускаемым химической промышленностью. Впервые метанол был найден в древесном спирте в 1661 г., но лишь в 1834 г. был выделен из продуктов сухой перегонки древесины Думасом и Пелиготом. В это же время была установлена его химическая формула. I v Способы получения метилового спирта могут быть различны:
сухая перегонка древесины, термическое разложение формиатов, гидрирование метилформиата, омыление метилхлорида, каталитическое неполное окисление метана, каталитическое гидрирование .окиси и двуокиси углерода.

Файлы: 1 файл

Метанол.doc

— 964.00 Кб (Скачать файл)

На рис. 2.  приведена технологическая схема производства метанола по трехфазному методу на медь-цинковом катализаторе из синтез-газа, полученного газификацией каменного угля, производительностью 650 тыс. т в год.

Очищенный от соединений серы синтез-газ  сжимается в компрессоре 1 до давления 3—10 МПа, подогревается в теплообменнике 5 продуктами синтеза до 200— 280°С, смешивается с циркуляционным газом и поступает в нижнюю часть реактора 4.' Образовавшаяся в реакторе парогазовая смесь, содержащая до 15% метанола, выходит из верхней части реактора, охлаждается последовательно в теплообменниках 5 и б и через холодильник-конденсатор 7 поступает в сепаратор 8, в котором от жидкости отделяется циркуляционный газ. Жидкая фаза разделяется в сепараторе на два слоя: углеводородный и метанольный. Жидкие углеводороды перекачиваются насосом 9 в реак-

Циркуляционный газ

Рис. 2. Технологическая  схема производства метанола в трехфазной системе:

1 — компрессор, 2 — циркуляционный компрессор, 3,9 — насосы, 4 • реактор кипящего слоя, 5,6 — теплообменники, 7 — холодильник-конденсатор, 8 — сепаратор, 10 — котел-утилизатор.

тор, соединяясь с потоком углеводородов, проходящих через котел-утилизатор 10. Таким образом жидкая углеводородная фаза циркулирует через реактор снизу вверх, поддерживая режим кипящего слоя тонкодисперсного катализатора в нем, и одновременно обеспечивая отвод реакционного тепла. Метанол-сырец из сепаратора 8 поступает на ректификацию или используется непосредственно как топливо или добавка к топливу.

Разработанный в 70-х годах трехфазный синтез метанола используется в основном, для производства энергетического продукта. В качестве жидкой фазы в нем применяются стабильные в условиях синтеза и не смешивающиеся с метанолом углеводородные фракции нефти, минеральные масла, полиалкилбензолы. К указанным выше преимуществам трехфазного синтеза метанола следует добавить простоту конструкции реактора, возможность замены катализатора в ходе процесса, более эффективное использование теплового эффекта реакции. Вследствие этого установки трехфазного синтеза более экономичны по сравнению с традиционными двухфазными как высокого так и низкого давления. В табл. 12.2 приведены показатели работы установок трех- и двухфазного процесса одинаковой производительности 1800 т/сут.

Таблица 12.2. Показатели работы установок синтеза метанола

Показатель

Тип установки

Трехфазная

Двухфазная

Давление, МПа

7,65

10,3

Объемная скорость газа, ч~1

4000

6000

Отношение циркуляционного газа •

 

 

к исходному синтез-газу

1:1

5:1

Концентрация метанола на выходе, % мол.

14,5

5,0

Мощность, потребляемая аппаратурой, кВт

957

4855

Термический коэффициент полезного

 

 

действия,%

97,9

86,3

Относительные капитальные 

 

 

 

 

затратызатраты

0,77

1,00


 

 

7. Расчет материального баланса  ХТС.

 

 

Тадл. №1. Составы потоков.

 

Показатель

Размерность

Значение

Обозначение

Содерж. СО в циркул. газе

Мольн. доли

0,12

 

Содерж. Н2 в циркул. газе

Мольн. доли

0,74

 

Содерж. СН4 в цирк. газе

Мольн. доли

0,14

 

Содерж СН4 в свежем газе

Мольн. доли

0,04

 

Общая конверсия СО:

Мольн. доли

0,2

 

-  доля СО, преврат. в СН3ОН

 

0,95

 

-  доля СО, преврат. в (СН3)2О

 

0,03

 

-  доля СО, преврат. в С4Н9ОН

 

0,02

 

Базис расчета

т. СН3ОН

1500

 

 

 

 

 

 

 

1.Структурная блок  – схема.

 

 


 

 


 

 


 

 


 

 

Производство метанола основано на реакции:

СО + 2Н2 « СН3ОН +Q,

Одновременно протекают побочные реакции:

СО +3Н2 « СН42О

2СО + 4Н2 « (СН3)2О +Н2О

4СО + 8Н2 « С4 Н9ОН + 3Н2О

 

Составляем уравнения материального  баланса:


 

Табл. №2. Соответствие переменных потокам.

 

Поток

Переменная

Размерность

Значение по расчету

 

X1

моль

234,375

 

X2

Моль

53,267

 

X3

Моль

1509,233

 

X4

Моль

1250

 

X5

Моль

133,168

 

X6

моль

53,267


 

 

 

 

Производим замену переменных и  записываем линейные уравнения следующим  образом:

  1. X1 – X2 – 0.12X3 = 0
  2. X4 – X5 – 0.74X3 = 0
  3. X4 – 0.4X1 – 0.74X3 – 0.74X6 = 0
  4. 0.8X1 – 0.12X3 – 0.12X6 = 0
  5. 0.04X2 + 0.04X5 – 0.14X6 = 0
  6. 6.4X1 = 1500

 

Матрица коэффициентов.

 

X1

X2

X3

X4

X5

X6

Свободныечлены

1

-1

-0,12

0

0

0

0

0

0

-0,74

1

-1

0

0

-0,4

0

-0,74

1

0

-0,74

0

0,8

0

-0,12

0

0

-0,12

0

0

0,04

0

0

0,04

-0,14

0

6,4

0

0

0

0

0

1500


 

Табл. №3.

Материальный баланс химико-технологической  системы производства метанола на 1500т  метанола.

 

Приход

масса

%масс.

Расход

масса

%масс.

СО

1491,476

0,792

СН3ОН(сырец)

1500

 

Н2

266,336

0,142

(СН3)2О

32,347

0,017

СН4(инерт)

124,3

0,066

С4Н9ОН

17,344

0,009

     

Н2О

25,31

0,014

     

СН3ОН(чист.)

1425

0,759

     

Отдув. газы

377,153

0,201

Всего

1882,102

 

Всего

1877,153

 
     

Невязка

4,949

 

 

 

Расчет:

M=M*N

Приход:


 

Расход:


Отдувочные  газы:

 

Расчёт технологических  показателей (по СО):

  1. Степень превращения

X = (1580,6 - 198,95)/ 1580,6 * 100% = 87,4 %

  1. Селективность

s = 46,88 Ммоль * 28 г/моль / (1580,6т - 198,95т ) * 100% = 95,0 %

  1. Выход целевого продукта

h = 1500 т / (56,45 Ммоль * 32 г/моль ) *100 % = 83,1 %

  1. Расходный коэффициент

g = 1580,6т / 1500т = 1,05

Теоретический расходный  коэффициент

g = 1380,4т / 1500 т = 0,92

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поточная диаграмма:


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используемая литература:

 

  1. А.М.Кутёпов, Т.И.Бондарёва, М.Г.Беренгартен.

Общая химическая технология, Москва "Высшая школа", 1990г

 

2.   И.П.Мухлёнов, Общая  химическая технология.

Том 2 - Важнейшие химические производства

 

3. Г.Н.Кононова,В.В.Сафонов,  Е.В.Егорова, "Расчет материального  баланса химико-технологических  систем интегральным методом".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

1.  Введение………………………………………………..…….………………2

  1. Характеристика исходного сырья……………….….….………………3
  2. Характеристика целевого продукта…………….….....………………5

4.  Физико-химическое  обоснование основных процессов производства целевого продукта……………………………….…………………………….7

           а) равновесие………………………….………….……………………..7

           б) кинетика…………………………………………….………………..9

           в)  оптимальные условия…………………….….…..……………….12

5.   Описание технологической схемы процесса..….…..………………12

6.   Расчёт материального баланса………………...………...…...……..15

7.   Расчёт технологических  показателей………...……………………19

  1. Поточная диаграмма…………………………………………………….20
  2. Используемая литература……………………………………………..21

 

 

 

 



Информация о работе Производство Метанола