5.3 Функциональная схема производства метанола

Технологический процесс получения метанола из оксида углерода и водорода включает ряд операций, обязательных для любой технологической схемы синтеза. Газ предварительно очищается от карбонила железа, сернистых соединений, подогревается до температуры начала реакции и поступает в реактор синтеза метанола. По выходе из зоны катализа из газов выделяется образовавшийся метанол, что достигается охлаждением смеси, которая затем сжимается до давления синтеза и возвращается в процесс.

5.4 Структурная блок-схема

Потоки: 01 - свежий газ; 12 - Смесь газов; 23,34 – смесь продуктов; 31 – циркуляционный газ; 30 – отдувочный газ; 401 – метанол-ректификат; 402 – вода; 403 – эфир. Блоки: 1 – смешение; 2 – синтез; 3 – конденсация и сепарация; 4 – ректификация.

6.Расчет материального баланса хтс

6.1 Условно-постоянная информация для расчета

Производство метанола основано на реакции:

СО + 2Н₂ СН₃ОН

Одновременно протекают побочные реакции:

СО + 3Н₂ = СН₄ + Н₂О

2СО + 4Н₂ = (СН₃)₂О + Н₂О

6.2 Исходные данные для расчёта. Вариант №4.

№	Содержание информации			Условное обозначение	Единица измерения	Принятое значение
1	Содержание СО в циркуляционном газе			ɣ31^CO	Мольные доли	0,12
2	Содержание Н2 в циркуляционном газе			ɣ31^H2	Мольные доли	0.74
3	Содержание инертных примесей в циркуляционном газе			ɣ31^CH4	Мольные доли	0,14
4	Содержание инертных примесей в свежем газе			ɣ01^С^H4	Мольные доли	0,04
5	Общая конверсия СО			X	Мольные доли	0.2
6	Доля СО, превратившегося в СН3OH			φCH3OH^CO	Доли	0,95
7	Доля СО, превратившегося в (СН3)2О			φ(CH3)2O^CO	Доли	0,03
8	Доля СО, превратившегося в СН4		φCH4^CO		Доли	0,02
9		Базис расчета	П		Кг СН4ОН ректификата	1500

6.3 Балансовая математическая модель

1) N₀₁^CO+N₃₁ɣ₃₁^CO=N₁₂^CO

2) N₀₁^H2+ N₃₁ɣ₃₁^H2= N₁₂^H2

3) N₁₂^CO(1-X)= N₃₁ɣ₃₁^CO+ N₃₀ɣ₃₁^CO

4) N₁₂^H2=2N₁₂^COX(ɣ₄₀₃^(CH3)2O+φ_CH3OH^CO)+ N₃₁ɣ₃₁^H2+ N₃₀ɣ₃₁^H2+3 N₁₂^COXφ_CH4^CO

5) (П_CH3OH ɷ_CH3OH)/M_CH3OH = N₁₂^COXφ_CH3OH^CO

6) N₃₀ɣ₃₁^CH4 = (( N₀₁^H2+ N₀₁^CO)/(1- ɣ₀₁^СH4)) ɣ₀₁^СH4+ N₁₂^COXφ_CH4^CO

7) N₄₀₃ = N₁₂^COXφ_(CH3)2O^CO

8)G₄₀₂ = N₁₂^COXφ_CH4^CO M_H2O + N₁₂^COXφ_(CH3)2O^COM_H2O – П(1-ɷ_CH3OH)

6.4 Соответствие переменных потокам

Наименование потока	Условное обозначение	Обозначение переменной	Размерность	Значение по расчёту
Количество СО в исходном газе	N01^CO	X1	кмоль	57,343
Поток циркуляционного газа	N31	X2	кмоль	1567,780
Количество СО после смешения	N12^CO	X3	кмоль	245,477
Количество Н2 в исходном газе	N01^H2	X4	кмоль	150,036
Количество Н2 после смешения	N12^H2	X5	кмоль	1310,192
Отдувка	N30	X6	кмоль	68,734
Количество (СН3)2О на выходе из ректификационной колонны	N403	X7	кмоль	0,736
Количество воды на выходе из ректификационной колонны	G402	X8	кг	23,430