Download miễn phí Tính thiết bị tổng hợp Methanol
Lời nói đầu 2
MỤC LỤC 4
PHẦN I: TỔNG QUAN 5
I. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG 5
II. METHANOL 6
PHẦN II: SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 8
I. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 8
II. THUYẾT MINH 9
PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TỔNG HỢP METHANOL 10
I. TÍNH HỐN HỢP PHẢN ỨNG Ở BẬC 1 10
1. Chọn sự thay đổi độ chuyển hoá lớp 1 bậc 1 là Uch,1 = 0,0022 (kmolCH OH/kmol) 10
2. Tính số mol hỗn hợp ra khỏi lớp 1: 10
3. Tính nồng độ mới tương ứng: 11
4. Tính hàm nhiệt phản ứng của hỗn hợp tạo ra trong lớp thứ 1 11
5. Tính lại độ chuyển hoá 13
6. Tính chiều cao của lớp 13
7. Tính lượng khí lạnh 17
II. TÍNH HỖN HỢP PHẢN ỨNG Ở BẬC 2 18
1. Chọn sự thay đổi độ chuyển hoá lớp 1 bậc 1 là Uch,1 = 0,0022 (kmolCH OH/kmol). 18
2. Tính số mol hỗn hợp ra khỏi lớp 1: 18
3. Tính nồng độ mới tương ứng: 19
4. Tính hàm nhiệt phản ứng của hỗn hợp tạo ra trong lớp thứ 1 19
5. Tính lại độ chuyển hoá 21
6. Tính chiều cao của lớp: 21
7. Tính lượng khí lạnh 25
III. TÍNH HỖN HỢP PHẢN ỨNG Ở BẬC 3 26
1. Chọn sự thay đổi độ chuyển hoá lớp 1 bậc 1 là Uch,1 = 0,0023 (kmolCH OH/kmol). 26
2. Tính số mol hỗn hợp ra khỏi lớp 1: 26
3. Tính nồng độ mới tương ứng: 27
4. Tính hàm nhiệt phản ứng của hỗn hợp tạo ra trong lớp thứ 1 27
5. Tính lại độ chuyển hoá 29
6. Tính chiều cao của lớp: 29
PHẦN IV: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT 33
PHẦN V : Ch¬ng tr×nh lËp tr×nh.33
PHẦN VI: PHỤ LỤC 46
PHẦN VII: KẾT LUẬN 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO 49
http://cloud.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-05-tinh_thiet_bi_tong_hop_methanol_4HlSwzROyq.png /tai-lieu/tinh-thiet-bi-tong-hop-methanol-90244/
Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.
Ketnooi -
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ketnooi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
r = 0,0735 (kmol CHOH/kg xúc tác)
Tải của lượng xúc tác:
= = 0,0292 (kg xúc tác.h/ kmol)
Lượng hỗn hợp khí trung bình trong lớp:
n = (kmol/h)
n = = 4989(kmol/h)
Và lượng xúc tác trong lớp:
= .n
= 0,0292 x 4989 = 145,68 (kg)
Tính chiều cao lớp dựa vào đường kính và khối lượng riêng.
= (m)
F = = = 0,2826 (m2)
= = 0,3124 (m)
Qúa trình tính toán với các lớp tiếp theo của bậc thứ nhất tương tự như trên, và được tổng hợp trong bảng số liệu 1 trang bên:
Bảng 1: Kết quả tính cho bậc 1
T
0C
360
365
370
375
380
385
388
n
kmol/h
0
11
21,703
32,855
43,710
55,009
61,122
n
kmol/h
3600
3578
3556,595
3534,290
3512,579
3489,981
3477,756
n
kmol/h
690
679
668,297
657,145
646,289
634,991
628,878
n
kmol/h
240
240
240
240
240
240
240
n
kmol/h
440
440
440
440
440
440
440
n
kmol/h
30
30
30
30
30
30
30
Σn
kmol/h
5000
4978
4956,592
4934,290
4912,568
4889,981
4877,756
C
%
0
0,221
0,438
0,666
0,819
1,125
1,253
C
%
72
71,876
71,755
71,627
71,502
71,370
71,298
C
%
13,8
13,640
13,483
13,318
13,156
12,985
12,893
C
%
4,8
4,821
4,842
4,864
4,885
4,908
4,920
C
%
8,8
8,839
8,877
8,917
8,957
8,998
9,021
C
%
0,6
0,603
0,605
0,608
0,611
0,613
0,615
∆U
0,0022
0,00215
0,00225
0,0022
0,0023
0,00125
Σh
2741,332
2797,844
2853,894
2911,446
2969,088
3028,172
3061,728
∆h
56,512
56,050
57,552
57,642
59,083
33,556
∆U
0,00215
0,00213
0,00219
0,00219
0,00225
0,00128
ΣU
0,00215
0,00428
0,00647
0,00866
0,01091
0,01219
r
0,0735
0,0752
0,0756
0,0747
0,0715
0,068
∆τ
0,0292
0,0283
0,0289
0,0293
0,0315
0,0188
n
kmol/h
4989
4967,297
4945,442
4923,434
4901,280
4883,869
∆m
Kg
145,68
140,77
143,150
144,455
153,997
91,637
∆H
M
0,3124
0,3019
0,3070
0,3098
0,3303
0,1965
ΣH
M
0,3124
0,6143
0,9213
1,2311
1,5514
1,7579
Tính lượng khí lạnh
● Hốn hợp khí ra khỏi bâc thứ nhất:
Năng suất ra khỏi bậc thứ nhất: n = 4877,756 (kmol/h)
Nhiệt độ hỗn hợp khí đi ra: t = 388oC
Thành phần hỗn hợp khí:
Bậc 1
n,hch
Bậc 2
ntr,htr
Khí lạnh
C = 1,253%
C = 71,298%
C = 12,893%
C = 9,021%
C =4,920%
C =0,615%
Nhiệt hàm hỗn hợp khí: h = 3061,728 (kcal/kmol)
Chiều cao bậc thứ nhất: ΣH = 1,7579 m
● Tính lượng khí lạnh bổ xung:
Chọn nhiệt độ hỗn hợp khí sau khi trộn là: 3600C
Hàm nhiệt của hỗn hợp khí đi ra khỏi bậc 1 ở nhiệt độ 365oC là:
h = Ch + Ch + Ch + Ch + Ch + Ch = (1,253 x 11050 + 71,298 x 2591,5 + 12,893 x 2896,25 + 4,920 x 4604,15+ 9,021 x 2896,25 + 0,615 x 6261) : 100 = 2885,858 (kcal/kmol)
Hàm nhiệt của hỗn hợp khí lạnh bổ xung ở 20oC là:
h =Ch + Ch + Ch+ Ch + Ch + Ch = 159,416 (kcal/kmol)
Hàm nhiệt của khí lạnh bổ xung ở 365oC là
h= Ch + Ch + Ch+ Ch + Ch + Ch
= 0 x 11050 + 0,72 x 2591,5 + 0,138 x 2896,25 + 0,048 x 4604,15 + 0,088 x 2896,25 + 0,006 x 6261 = 2778,9977 (kcal/kmol)
Cân bằng lượng nhiệt ta có lượng khí lạnh bổ xung được tính theo công thức:
n = = = 327,416 (kmol/h)
II. TÍNH HỖN HỢP PHẢN ỨNG Ở BẬC 2
Các số liệu ban đầu:
= 4877,756 + 327,416 = 5205,172 (kmol/h)
= 61,122 (kmol/h)
= 628,878 + 0,138 x 327,416 = 674,061 (kmol/h)
= 3477,756 + 0,72 x 327,416 = 3713,495 (kmol/h)
= 440 + 0,088 x 327,416= 468,813 (kmol/h)
= 240 + 0,048 x 327,416= 255,716 (kmol/h)
= 30 + 0,006 x 327,416 = 31,964 (kmol/h)
Giả thiết:
Nhiệt độ đầu của hỗn hợp phản ứng t = 365C
Mỗi lớp có nhiệt độ tăng T = 5oC
Chọn sự thay đổi độ chuyển hoá lớp 1 bậc 1 là Uch,1 = 0,0022 (kmolCHOH/kmol).
Tính số mol hỗn hợp ra khỏi lớp 1:
Uch,1 =
= .
= 11,451 (kmol/h)
Theo phương trình phản ứng:
CO + 2H2 = CHOH
Ta có: = = 11,451 (kmol/h)
= 2 x = 22,902 (kmol/h)
Tính số mol ra khỏi lớp 1:
= + = 72,573 (kmol/h
= + = 662,61(kmol/h)
= + = 3690,593 (kmol/h)
Các cấu tử khác không tham gia vào phản ứng nên số mol không thay đổi
= = 468,813 (kmol/h)
= = 255,716 (kmol/h)
= = 31,964 (kmol/h)
Tổng số mol ra khỏi lớp 1:
nh,1 = 5182,269 (kmol/h)
Tính nồng độ mới tương ứng:
C = x 100%= x 100% = 1,401 %
C = x 100%= x 100% = 71,216 %
C = x 100%= x 100% = 12,786 %
C = x 100%= x 100% = 9,046 %
C = x 100%= x 100% = 4,934 %
C = x 100%= x 100% = 0,617 %
Tính hàm nhiệt phản ứng của hỗn hợp tạo ra trong lớp thứ 1
Dựa vào hàm nhiệt của hỗn hợp khí khi vào và ra khỏi tháp. Công thức tính hàm nhiệt hỗn hợp khí theo hàm nhiệt của từng cấu tử:
h = Ch + Ch + Ch + Ch + Ch + Ch
Trong đó hàm nhiệt của từng cấu tử trong hỗn hợp khí theo nhiệt độ và áp suất dựa vào các phương trình gần đúng, trong khoảng nhiệt độ 300 ÷ 400 có công thức tính sau:
h = 7,1.(T – 273)
h = 7,25.(T – 473) +1700
h = 7,25.( T – 473) +1700
h = 13,4.( T – 473) +4050
Hàm nhiệt của metan và metanol được tính dựa vào đồ thị trong phần phụ lục.
Hàm nhiệt của các cấu tử trước khi vào lớp thứ nhất:
T = 365 + 273 = 6380C
h = 7,1.(T – 273) = 7,1.( 638 -273) = 2591,5 (kcal/kmol)
h = 7,25.(T – 473) +1700
= 7,25.(638 – 473) + 1700 = 2896,25 (kcal/kmol)
h = 7,25.( T – 473) +1700
= 7,25.( 638 – 473) + 1700 = 2896,25 (kcal/kmol)
h = 13,4.( T – 473) +4050
= 13,4.( 638 – 473) + 4050 = 6261 (kcal/kmol)
h = 4604,15 (kcal/mol)
h = 11050 ( kcal/mol)
Hàm nhiệt của hỗn hợp: h = 2879,112 (kcal/kmol)
Hàm nhiệt của các cấu tử khi ra khỏi lớp 1:
T = 370 +273 = 6430C
h = 7,1.(T – 273) = 7,1.( 643 -273) = 2627 (kcal/kmol)
h = 7,25.(T – 473) +1700
= 7,25.(643 – 473) + 1700 = 2932,5 (kcal/kmol)
h = 7,25.( T – 473) +1700
= 7,25.( 643 – 473) + 1700 = 2932,5 (kcal/kmol)
h = 13,4.( T – 473) +4050
= 13,4.( 643 – 473 ) + 4050 = 6328 (kcal/kmol)
h = 4666 (kcal/mol)
h = 11181( kcal/mol)
Hàm nhiệt của hỗn hợp là:
h = 2936,896 (kcall/kmol)
Tính lại độ chuyển hoá
Tính lượng nhiệt sản sinh trong một lớp: coi quá trình xảy ra trong lớp là quá trình đoạn nhiệt. Lượng nhiệt được tính theo công thức:
Q = n.(h - h)
Cụ thể lượng nhiệt tạo ra trong lớp 1 là:
Q= 5205,172.( 2936,896 – 2879,112)= 300775,659 (kcal/kmol)
Tính độ chuyển hoá trong lớp 1 dựa vào lượng nhiệt Q
U* = = =
Coi nhiệt phản ứng = 26300 kcal/kmol không đổi trong toàn bộ lớp.
U* = = 0,0021971 (kmolCHOH/kmol)
So sánh sai số: = x 100% = 0,132 %
Giá trị tính được gần bằng giá trị giả thiết nên có thể chấp nhận giả thiết ban đầu.
Tổng độ chuyển hoá sau lớp này là:
U = 0,0143795 (kmolCHOH/kmol)
Tính chiều cao của lớp:
Trước hết phải tính tải của lớp xúc tác. = (kg xúc tác.h/ kmol)
với là tốc độ phản ứng trung bình trong lớp.
Dựa vào phương trình vận tốc phản ứng và thực tế sản xuất người ta đã xây dựng độ thị = f(T,U) với áp suất p = 240 at. Nhiệt độ trung bình đựoc tính theo công thức:
T =
T = = 367,5oC
Theo đồ thị sự phụ thuộc vận tốc phản ứng vào nhiệt độ và độ chuyển hoá thì vận tốc trung bình trong lớp thứ nhất tính được là
r = 0,0617 (kmol CHOH/kg xúc tác)
Tải của lượng xúc tác:
= = 0,0356 (kg xúc tác.h/ kmol)
Lượng hỗn hợp khí trung bình trong lớp:
n = (kmol/h)
n = = 5193,7205(kmol/h)
Và lượng xúc tác trong lớp:
= .n
= 0,0356 x 5193,7205 = 184,896(kg)
Tính chiều cao tháp dựa vào đường kính và khối lượng riêng.
= (m)
F = = = 0,2826 (m2)
= = 0,3965(m)
Qúa trình tính toán với các lớp tiếp theo của bậc thứ hai tương tự như trên, và được tổng hợp trong bảng số liệu sau:
Bảng 2: Kết quả tính cho bậc 2
T
0C
365
370
375
380
385
386
n
kmol/h
61,122
72,573
83,982
95,646
107,464
109,765
n
kmol/h
3713,495
3690,593
3669,061
3645,732
3622,098
3617,495
n
kmol/h
674,061
662,61
651,448
639,783
627,966
625,665
n
kmol/h
255,716
255,716
255,716
255,716
255,716
255,716
n
kmol/h
468,813
468,813
468,813
468,813
468,813
468,813
n
kmol/h
31,964
31,964
31,964
31,964
31,964
31,964
Σn
kmol/h
5205,172
5182,269
5161,234
5137,904
5114,021
5109,418
C
%
1,174
1,401
1,627
1,861
2,101
2,148
C
%
71,342
71,216
71,089
70,958
70,823
70,797
C
%
12,950
12,...