Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Сентября 2013 в 19:44, курсовая работа
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.
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 |
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
СО +3Н2 « СН4 +Н2О
2СО + 4Н2 « (СН3)2О +Н2О
4СО + 8Н2 « С4 Н9ОН + 3Н2О
Составляем уравнения
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:
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):
X = (1580,6 - 198,95)/ 1580,6 * 100% = 87,4 %
s = 46,88 Ммоль * 28 г/моль / (1580,6т - 198,95т ) * 100% = 95,0 %
h = 1500 т / (56,45 Ммоль * 32 г/моль ) *100 % = 83,1 %
g = 1580,6т / 1500т = 1,05
Теоретический расходный коэффициент
g = 1380,4т / 1500 т = 0,92
Поточная диаграмма:
Используемая литература:
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-
Содержание:
1. Введение………………………………………………..……
4. Физико-химическое
обоснование основных процессов производства целевого
продукта……………………………….………………………
а) равновесие………………………….………….…
б) кинетика…………………………………………….…
в)
оптимальные условия…………………….….
5. Описание технологической схемы процесса..….…..………………12
6. Расчёт материального баланса……
7. Расчёт технологических показателей………...……………………19