甲醛合成工艺计算.doc

第3章 甲醛合成工艺计算 根据《设计任务书》的要求，进行0kt/a的的工艺生产设计，设计条件如下： 1. 规模：0kt/a； 2. 年工作日：天； 3. 产品组成：甲醛 37.00%、甲醇.00%、甲酸 0.02%、水 %； 4. 尾气组成：二氧化碳 0%、一氧化碳 0%、甲烷 0.%、氧气 %、氢气 1.00%、甲醛 0.%、氮气 7%； 5. 生产方法：以浮石银为催化剂； 6. 原料：9%甲醇； 7. 其他条件：氧醇比0.4、加热蒸汽及配料蒸汽为0.MPa的饱和蒸汽。 .1 甲醛合成工艺的物料计算 在化学工程中，物料衡算对于控制生产过程有着重要的意义。在实际生产中，针对已有的化工装置，对一个车间、一个工段、一个或几个设备，利用实测得来的数据算出另外一些不能直接测定的物料量。由此可对它们的生产状况进行分析，确定生产能力，衡量操作水平，寻找薄弱环节，挖掘生产潜力，为改进生产提供途径。在化学工程中，物料衡算对于控制生产过程有着重要的意义。在化工设计中，当进行新车间、新工段和新设备设计时，利用生产现场得来的实际数据，通过物料衡算，在已知产品生产任务的前提下算出所需原料量，以及副产品和三废生成量；或者是在已知产品生产任务的前提下算出产品、副产品和三废的生成量。此外，通过物料衡算，可以算出原料的消耗定额，并在此基础上做出能量衡算，算出动力消耗量和消耗定额，算出生产过程所需的热量（或冷量），同时为设备选型、决定尺寸大小以及套数、台数应是多少提供数据。综上所述，物料衡算是紧密配合工艺流程设计而进行的，因此不论是对生产改进还是对设计工作开展都有很大的作用。它是化工计算的重要部分。 .1 .1 原数据产量计算 下列计算均按每小时计。 产量：kg约合7.6t 2. 产品组成： CH2O：×37.00%=2808.0357kg=93.6012kmol CH3OH: 7589.29×2.00%=151.7857kg=4.7433kmol HCOOH: 7589.29×0.02%=1.5179kg=0.0330kmol H2O：-2808.0357-151.7857-1.5179=4627.9464kg=257.108kmol 3.1.2 甲醇的投入量 据查得： 当地的气象条件：平均温度t=，相对湿度%，大气压 由查得，水的饱和蒸汽压为： Ps= 求得湿度： H==0.00353kg/kg(绝干气) 设空气中绝干气为a kg，水蒸气的量为b kg 可知空气的组成：氧气 21%、氮气 78.4%、水0.5% 设甲醇的投入量为x kmol，尾气的量为y kmol 由C原子数守恒由N原子守恒得： 得： x=1kmol y=215.1847kmol 则甲醇的投入量为：1kmol 3.1.3 原料所需的空气量 根据氧醇比求得：m3=218.5357kmol 则空气中的各组分的含量如下： O2： ×21.00%=45.8925mol=1468.5588kg N2: 218.5357×78.49%=171.5452kmol=4803.2664kg H2O: 218.5357×0.51%=1.0978kmol=19.7612kg 3.1.4 尾气的组成 在甲醇投入量的计算那一节，已求得了尾气的总量为kmol。 则尾气总各组分的量计算如下： CO2: ×3.20%=6.8859kmol=302.9800kg CO: 215.1847×2.00%=0.4304kmol=12.0503kg CH4: 215.1847×0.30%=0.6456kmol=10.3289kg O2: 215.1847×0.40%=0.8607kmol=27.5436kg H2: 215.1847×16.00%=34.4295kmol=68.8591kg CH2O: 215.1847×0.18%=0.3873kmol=11.6200kg N2: 215.1847×79.72%=171.5452kmol=4803.2664kg 3.1.5 对以上计算结果进行校核 1. 甲醛产量的校核 甲醇在浮石银为催化剂，温度为640高温下，发生的主要反映如下 ： CH3OH + O2→CH2O + H2O (3-1) CH3OH→CH2O + H2↑ (3-2) CH3OH + O2→CO2+2H2O (3-3) CH3OH + O2→CO + 2H2O (3-4) CH3OH + H2→CH4 + H2O