合成塔工艺计算.doc

5.1合成塔的设计 5.1.1物性参数的确定 根据工艺条件，沸腾水设定为270℃，其物性参数如下： 水的汽化热γ0为28855J/mol；粘度η0为0.010pa.s；热导率λ0为0.590w/(m.k)；表面张力σ0为25.355kg/m3，比热容Cp0为5.126kJ/（kg.k），液相密度ρ0为768kg/m3。合成气体的平均密度ρ为6.734kg/m3，比热容Cpi为4.585kJ/（kg.k）；热导率λi为0.3576w/(m.k)；粘度ηi为0.074635pa.s。 5.1.2 甲醇合成气流量 设计任务为30万吨甲醇的合成，由于现当代焦炉煤气制甲醇合成技术全部为低压法，其设计规模多为10～20万t/a，所以采用两套设备，每套设备设计任务为15万吨每年，开工时间定为330天，采用连续操作。则，甲醇的质量流量qm（CH3OH）（按甲醇回收率为97%计算）： 则甲醇的摩尔流量为q（CH3OH）=630kmol/h 因为反应器出口气体中甲醇所占的比例为5.84%，根据理想气体状态方程，在5.1Mpa，255℃时 混合气体积流量： 5.1.3 甲醇合成气热量流量 甲醇合成反应热与温度关系式为： 其中，T为开尔文温度，在255℃时，QT为98648.3J/mol，甲醇合成过程中单位时间产热量为φ: 即，走壳程的锅炉水需要移走热量17263.45kw。 5.1.4 锅炉沸腾水流量计算 取壳程流体的出口气化率Xe=0.024，则可计算出循环水的流量为qm 5.1.5 换热面积的估算 对数平均温差Δtm的确定1 假设传热系数K=605w/(m2.k)，则可估算出传热面积AP 5.1.6 列管参数的确定 本设计选用Ф38×2mm的管材，双相不锈钢换热器管，设定管长L为4000mm，采用单管程，则根据传热面积以及管长来确定传热管数目NT 由于在传热过程中要考虑到传热的热损失和传热裕度，因此取NT=2500 5.1.7 合成塔壳体的确定 合成塔内管子分布宜采用正三角形排列，按以下计算壳体内径 带入数据可以计算得到：a=29，b=59，钢管采用Ф38×2mm的双相不锈钢换热器管时，t=48mm，则 D=48×（59-1）+3×48=2898mm 圆整取的D为3000mm，气体在管内的流速为ui,则 5.1.8 壳体内折流板和接管的确定 折流板采用弓形折流板，去圆缺高度为壳体直径的1/4,则切去高度h h=0.25×3000=750mm 取折流板间距为B B=0.3D=0.3×3000=900mm 折流板数为NB ,取NB=5，其间距调整为800mm。 合成塔壳程流体进出口接管，取管内水的流速为u1=2.5m/s（用4个进管将???炉沸腾水导入合成塔），则接管内径为D1 取D1为300mm，规格为Ф325×10mm，管程流体进出管接口流速u2=17m/s，则接管内径为D2 取管程接口D2为450mm，规格为Ф500×25mm。 5.1.9 塔体工艺设计计算参数核算 5.1.9.1 传热系数的计算 管外传热系数α0的确定 管内表面传热系数αi 由于qm=17.0kg/s,G=7.4kg/(m2.s),则雷诺系数Re按下时计算： 可得到αi=160.3W/（m2.K） 则总传质系数Kc按如下公式计算： 则得到Kc=707.06W/（m2.℃） 5.1.9.2 传热面积核算 需要的传热面积Ac按照下面的公式计算 实际传热面积A实按照下面的公式计算 则面积裕度H为 因此，传热面积合适。 5.1.10 催化剂用量的确定 根据本设计设定的入塔空气速为12000h-1，该合成塔的入塔气量为298357.02m3/h,所以催化剂的用量为V 表5-1 合成塔设计总汇 壳体内径mm3000壁厚mm35封头内径mm3000壁厚mm35 列管数目2500管长mm4000尺寸mmФ38×2 折流板间距mm800数目5高度mm2250