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甲醇铁钼催化法制甲醛的工艺设计(15)

时间:2017-01-18 13:21来源:毕业论文
Q3 = NcpmT = 110.23 34.54 120 = 45.69 104 kJ 4) 三元气带出的热量 表3.14 三元气带出的热量 物料名称 物质的量,kmol cpm,kJ/(kmol℃) T,℃ 热量,104kJ CH3OH 98.77 53.89


Q3 = NcpmT = 110.23 × 34.54 × 120 = 45.69 × 104 kJ
4) 三元气带出的热量
表3.14 三元气带出的热量
物料名称    物质的量,kmol    cpm,kJ/(kmol•℃)    T,℃    热量,104kJ
CH3OH    98.77    53.89    120    63.87
H2O    115.13    34.54    120    47.72
N2    139.62    29.62    120    49.63
O2    38.00    30.53    120    13.92
合计    391.52            175.14
则需补充热量为:Q补充 = (175.14 – 46.24 – 45.69) × 104 = 83.21 × 104 (kJ)
需表压为0.4MPa的加热蒸汽量为:Q = (83.21 × 104) / 2139.9 = 388.85(kg)
= 21.59 (kmol)
(3) 氧化器(包括急冷段)
1) 氧化器热量衡算图
 
图3.8 氧化器热量衡算图
2) 三元气体带入的热量为:Q4 = 125.10 × 104 kJ。
3) 反应热(反应温度为350℃)
以物料衡算中的6个反应方程式为基准,设所有反应物和产物均为气态,则它们的反应热见表3.15。
表3.15 反应放出的热量
反应方程式    物质的量,kmol    反应热,105kJ/mol    热量,105kJ
CH3OH + 1/2O2 → HCHO + H2O    53.33    -1.565    -83.46
CH3OH + O2→ CO + 2H2O    0.75    -3.93    -2.95
CH3OH + O2 → HCOOH + H2O    0.0652    -4.20    -0.27
CH3OH + 3/2O2→CO2 + 2H2O    6.76    -6.76    -45.80
CH3OH → HCHO + H2    36.04    +0.853    +30.74
CH3OH + H2 → CH4 + H2O    0.38    -1.155    -0.44
合计    97.32    -16.76    -102.18
即反应放出的总热量为:Q = 102.18 × 105 kJ
4) 冷凝热
转化气经急冷段后降温至85℃。由于转化气的非理想性,因此可设其冷凝量占产品量的10%,W = 4874.01 × 10% = 487.40 (kg)
其中,甲醛占30%,W EHCHO = 502.69 × 30% = 150.81 (kg)   
N EHCHO = 5.02 (kmol)
水占70%, W EH2O = 502.69 – 150.819 =351.88 (kg)  
N EH2O  = 19.53 (kmol)
冷凝热数据见表3.16。
表3.16 冷凝热量
物质名称    物质的量,kmol    相变热,104kJ/kmol    热量,104kJ
HCHO    5.02    4.94    24.80
H2O    19.54    20.63    403.11
合计    24.56        427.91
即冷凝放出的总热量为:Q = 427.91 × 104 kJ
5) 转化气带出的热量
表3.17 转化气带出的热量
物料名称    物质的量,kmol    cpm,kJ/(kmol•℃)    T,℃    热量,104kJ
HCHO    89.28    37.51    85    28.46
CH3OH含(HCOOH)    1.45    50.70    85    0.62
H2O    2541.47    34.03    85    735.13
CO2    6.76    39.91    85    2.29
CO    0.75    29.11    85    0.18 甲醇铁钼催化法制甲醛的工艺设计(15):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_2443.html
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