填料塔課程設計計算書

填料塔課程設計計算書物料衡算1、依據(jù)甲醇蒸氣轉化反應方程式：CHOH?CO?+2H?23CO+HO?CO?+H222CHOH分解為CO轉化率99%,反應溫度280?,反應壓力1.5MPa,醇水投料比1:1.5(mol).32、投料計算量代入轉化率數(shù)據(jù)，式(1-3)和式(1-4)變?yōu)椋篊HOH?0.99CO?+1.98H?+0.01CHOH233CO+0.99HO?0.99CO?+1.99H+0.01CO222合并式(1-5),式(1-6)得到：CHOH+0.981HO?0.981CO?+0.961H?+0.01CHOH+0.0099CO?222333氫氣產(chǎn)量為：2100m/h=93.750kmol/h甲醇投料量為：93.750/2.9601?32=1013.479kg/h水投料量為：1013.222/32?1.5?18=855.123kg/h3、原料液儲槽(V0101)進：甲醇1013.479kg/h,水855.123kg/h出：甲醇1013.479kg/h,水855.123kg/h4、換熱器(E0101),汽化塔(T0101),過熱器(E0103)沒有物流變化.5、轉化器(R0101)進：甲醇1013.479kg/h,水855.123kg/h,總計1868.602kg/h出：生成CO1013.479/32?0.9801?44=1365.802kg/h2H1013.479/32?2.9601?2=187.500kg/h2CO1013.479/32?0.0099?28=8.779kg/h剩余甲醇1013.479/32?0.01?32=10.135kg/h剩余水855.123-1013.479/32?0.9801?18=296.386總計1868.6026、吸收塔和解析塔吸收塔的總壓為1(5MPa,其中CO的分壓為0.38MPa,操作溫度為常溫(25?).此時,233每m吸收液可溶解CO11.77m.此數(shù)據(jù)可以在一般化工基礎數(shù)據(jù)手冊中找到，二氯2化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度數(shù)據(jù)見表1一l及表1—2。解吸塔操作壓力為0.1MPa,CO溶解度為2.32，則此時吸收塔的吸收能力為：211.77-2.32=9.4530.4MPa壓力下二pM/RT=444/[0.082(273.15+25)]=7.20kg/m,,,co23CO體積量V=1365.802/7.20=189.695m/hCO223據(jù)此，所需吸收液量為189.695/7.20=20.074m/h33考慮吸收塔效率以及操作彈性需要，取吸收量為20.074m/h=60.222m/h,33可知系統(tǒng)壓力降至0.1MPa時，析出CO量為180.663m/h=1365.805kg/h.2混合氣體中的其他組分如氫氣,CO以及微量甲醇等也可以按上述過程進行計算,在此,忽略這些組分在吸收液內(nèi)的吸收.7、PSA系統(tǒng)略.8、各節(jié)點的物料量綜合上面的工藝物料衡算結果,給出物料流程圖及各節(jié)點的物料量，見圖1一2.熱量衡算1、汽化塔頂溫確定在已知汽相組成和總壓的條件下，可以根據(jù)汽液平衡關系確定汽化塔的操作溫度？甲醇和水的蒸氣壓數(shù)據(jù)可以從一些化工基礎數(shù)據(jù)手冊中得到:表1-3列出了甲醇的蒸氣壓數(shù)據(jù)？水的物性數(shù)據(jù)在很多手冊中都可以得到，這里從略。在本工藝過程中，要使甲醇水完全汽化，則其汽相分率必然是甲醇40%,水60%(mol)且已知操作壓力為1.5MPa,設溫度為T,根據(jù)汽液平衡關系有0.4p+0.6p=1.5MPa甲醇水初設T=170?p=2.19MPa;p=0.824MPa甲醇水p=1.3704<1.5MPa總再設T=175?p=2.4MPa;p=0.93MPa甲醇水p=1.51MPa總蒸氣壓與總壓基本一致,可以認為操作壓力為1.5MPa時，汽化塔塔頂溫度為175?.2、轉換器(R0101)兩步反應的總反應熱為49.66kJ/mol,于是，在轉化器內(nèi)需要供給熱量為：，，，Q=1013.4790.99/321000(-49.66)反應56，，=-3.5410kcal/h=-1.5610kJ/h此熱量由導熱油系統(tǒng)帶來，反應溫度為280?,可以選用導熱油溫度為320?,導熱油溫度降設定為5?,從手冊中查到導熱油的物性參數(shù)，如比定壓熱容與溫度的關系,可得:c=4018680.68=2.85kJ/(kg?K),c=2.81kJ/(kg?K)，p320&p300位取平均值c=2.83kJ/(kg?K)p6則導熱油用量w=Q/(ct)=1.5610/(2.835)=110247kg/h，，,p反應3、過熱器(E0102)甲醇和水的飽和蒸氣在過熱器中175?過熱到280?,此熱量由導熱油供給.從手冊中可以方便地得到甲醇和水蒸氣的部分比定壓熱容數(shù)據(jù)，見表1-4.氣體升溫所需熱量為:5Q=cmt=(1.901013.479+4.82855.123)(280-175)=6.3510kJ/h，，，，,,p導熱油c=2.826kJ/(kg?K),于是其溫降為：p5t=Q/(cm)=6.3510/(2.82611.247)=2.04?，，,P導熱油出口溫度為：315-2.0=313.0?4、汽化塔(TO101)認為汽化塔僅有潛熱變化。175?甲醇H=727.2kJ/kg水H=203IkJ/kg6，，，Q=1013.479727.2+2031855.123=2.4710kJ/h以300?導熱油c計算c=2.76kJ/(kg?K)pp6，，,t=Q/(cm)=2.4710/(2.76110247)=8.12?P則導熱油出口溫度t=313-8.1=304.9?2導熱油系統(tǒng)溫差為,T=320-304.9=15.1?基本合適.5、換熱器(EO101)殼程：甲醇和水液體混合物由常溫(25?)升至175?，其比熱容數(shù)據(jù)也可以從手冊中得到，表1一5列出了甲醇和水液體的部分比定壓熱容數(shù)據(jù)。液體混合物升溫所需熱量6，，，，Q=cm,t=(1013.4793.14+7855.1234.30)(175-25)=1.0310kJ/h,p管程:沒有相變化，同時一般氣體在一定的溫度范圍內(nèi)，熱容變化不大，以恒定值計算，這里取各種氣體的比定壓熱容為:,c10.47kJ/(kg?K)pco2,c14.65kJ/(kg?K)pH2,c4.19kJ/(kg?K)pco則管程中反應后氣體混合物的溫度變化為：6t=Q/(cm)=1.0310/(10.471365.802+14.65187.500+4.19296.386)=56.3?，，，,P換熱器出口溫度為280-56.3=223.7?6、冷凝器(EO103)在E0103中包含兩方面的變化:？CO,CO,H的冷卻以及?CHOH,HO的冷卻和冷2223凝.?CO,CO,H的冷卻22Q1=cmt=(10.47，1365.802+14.65，187.5+4.19，8.779),,p6，(223.7-40)=3.14，10kJ/h?CHOH的量很小，在此其冷凝和冷卻忽略不計。壓力為1.5MPa時水的冷凝熱為:35H=2135KJ/kg，總冷凝熱Q=H，m=2135，296.386=6.33，10kJ/h2水顯熱變化Q=cmt=4.19，296.386，(223.8-40)=2.28，10kJ/h,p3Q=Q，+Q+Q=4.0010kJ/h231冷卻介質為循環(huán)水，采用中溫型涼水塔，則溫差?T=10?6用水量w=Q/(ct)=4.00，10/(4.19，10)=95465kg/h,p3.0填料塔工藝計算已知進入吸收他的混合氣體質量流量為19219.47kg/h，操作壓力為1.5Mpa，氣體的入口溫度為40?，用碳酸丙烯酯吸收CO,吸收率為99,，氣相總體積吸收系數(shù)取9.875X2,5310kmol/(m*s*kPa)。3從工藝條件中可知，吸收劑碳酸丙烯酯的用量為41.7m/h。填料塔段塔徑的計算3混合氣體的密度,0.76kg/m,,3吸收劑碳酸丙烯酯的密度，1100kg/m,l混合氣體的質量流量m,19219.47kg/h。則，,m41.7*11000.760.50.5,l(),(),0.062719219.471100,mvl選用金屬鮑爾環(huán)散堆填料DN25，查?？颂赝ㄓ藐P聯(lián)圖，其縱坐標為0.17.即0.2,,,,2l,U,0.17Fg,l,1式中，1.897mPa*s,,0.91,,,160ml由此可得泛點氣速uF,0.17g0.17*9.81*1100lu,,,3.819F0.20.2160*0.91*0.76*1.897,,,,,l取空塔氣速為泛點氣速的70,，得空塔氣速uu,0.7u,0.7*3.819,2.673m/sF由此可得填料塔的塔徑D4V4*2662sD,,,0.593,u3.14*2.673*3600圓整至D,0.6m。填料段壓力降計算實際空塔氣速u04*26624Vsu,,,2.615023.14*0.6*0.6*3600,D查?？颂赝ㄓ藐P聯(lián)圖的橫坐標為0.0596.查?？颂赝ㄓ藐P聯(lián)圖的壓力降,P=82Kpa/m(3)填料高度計算采用對數(shù)平均推力法計算填料層高度Z，可表示為VY,Y()12Z,HN=OGOGK,,,Yym**查表可得:Y=0.326Y=0.00326X0.0346X=0Y=0.0692Y=0221211/**(Y,Y),(Y,Y)1122,=0.058,Ym*Y,Y11ln*Y,Y2232K,K,9.875X1.5X10,0.148kmol/(m*s),,PyG(1468.1299.644645),,V2,,0.0586kmol/(m*s),3600*,*0.3*0.3*1000VY,Y()12則Z,HN==2.21mOGOGK,,,Yym考慮一定的安全系數(shù)，確定填料高度Z,2.5m。3.2填料塔結構設計由于該吸收塔的總高在10m以下，因此在設計中按照GB150,1998《鋼制壓力容器》進行結構設計計算。,1.1*1.5,1.65Mpa設計壓力Pc設計溫度取最高工作溫度即40?設備材料為16MnR焊接接頭系數(shù)(雙面對接焊，局部無損探傷)，，0.85鋼板厚度負偏差C,0.5mm，腐蝕余量C,1.0mm，厚度附加量C,C+C,1.5mm。2211下部液體存儲空間容積，一般以其所存儲的液體相當于該塔5,15min的處理量考慮。選取下部同體體內(nèi)直徑D,2.0m。i(1)下部同體的計算厚度計算pD1.65*2ci,,,12.8mm,t2*153*0.85,1.652[,],,pc考慮厚度附加余量并圓整至鋼板厚度系列，取材料名義厚度,16mm。,n(2)下部設備封頭厚度計算選用標準橢圓形封頭，其厚度為：pD1.65*2ci,,,12.7mm,t2*153*0.85,0.5*1.652[,],,0.5*pc考慮厚度附加余量并圓整至鋼板厚度系列，取封頭名義厚度與同體厚度相同，，16mm。,n(3)上部同體厚度計算pD1.65*0.6ci,,,3.83mm,t2*153*0.85,1.652[,],,pc考慮厚度附加余量及最小厚度要求并圓整至鋼板厚度系列，取上部同體名義厚度,,n8mmo上部設備封頭厚度計算選用標準橢圓形封頭，其厚度為：pD1.65*0.6ci,,,3.82mm,t2*153*0.85,0.5*1.652[,],,0.5*pc考慮厚度附加余量并圓整至鋼板厚度系列，取封頭名義厚度與同體厚度相同，，，n8mm。開孔及開孔補強計算吸收塔上下塔段連接部位的補強計算補強面積A,d,，2,,(1,f)etr因此處的開孔在橢圓形封頭中心80,封頭內(nèi)徑的范圍內(nèi)，上式中為：，pkD1.65*0.9*2ci1,,,11.4mm,t2*153*0.85,0.5*1.652[,],,0.5pc式中K為橢圓形長短軸比值決定的參數(shù)，K,0.9，所以補強面積為：11,32A,,(0.6+2*0.008)*0.0114,6.86X10md,，2,,(1,f)etr人孔補強計算因人孔在橢圓形封頭中心80,封頭內(nèi)徑的范圍之外，為：，pkD1.65*1*2ci,,,12.7mm,t2*153*0.85,0.5*1.652[,],,0.5pc人孔所需補強面積,32A,,(0.5+2*0.008)*0.0127,6.37X10md,，2,,(1,f)etr中心孔有效補強面積,32A,A+A+A=9.47X10me231人孔有效補強面積,32A,A+A+A=7.82X10me231由于人孔與中心孔之間的中心距小于兩孔的平均直徑的兩倍，因此應采用聯(lián)合補強。因兩孔的有效補強面積之和大于兩孔所需的補強面積之和，因此開孔處可不進行補強。填料支承裝置選用工業(yè)上最常用的柵板支承填料，為便于通過人孔裝拆，柵板制成2塊，柵板安放在角鋼組成的支承圈上。柵板扁鋼截面為10mmX6mm，扁鋼之間的間距為1.5mm。柵板強度計算按承受均布載荷的兩端簡支梁進行，略去填料對塔壁的摩擦力，作用在柵條上的總載荷為：P=P+PpL其中填料重力P,9.8HLt,9.8*2.5*0.6*0.015*380,83.79N,pp,4,4填料層持液量P:P=3.43HLt,X10,3.43*2.5*0.6*0.015*1100*10,8.49XLLl,310N?？紤]柵條上載荷不均勻性及安全系數(shù)，梁上彎矩為：(PP)L，(83.79，0.00849)*0.6pLM,==8.38N*m66M6M6=124.1X10Pa柵條上的應力為:，，，2W(s,C)(h,C)式中s，柵條截面寬度，取s,0.006m;h,柵條截面高度，取h,0.01mC,柵條材料腐蝕余量，取C,0.001m。t,153Mpa，因此，所用柵條符合強度要求。，，[,]耳式支座選用及驗算由于該吸收塔相對結構較小，故選用結構簡單的耳式支座。根據(jù)JB/T4732,92選用支座:JB/T4732,92，耳座B5,其允許載荷[Q]=100Kn,適用公徑DN1300,2600，支座處許用彎矩[M]=28.34kN*m。支座材料Q235,A*F。j支座承受的實際載荷計算水平地震載荷為:p,0.5,mgeoe為地震系數(shù)，地震設計烈度為7時，，0.23,,ee為設備總質量經(jīng)計算該吸收塔的,4491.4kgmmoo水平地震載荷為:p,0.5,0.5X0.23X4491.4X9.8,5061.8N,mgeoe水平風載荷為:p,0.95X0.88X350X2.032X6.8,4011NfqDH,0.95i000w其中f為風壓高度變化系數(shù)，按設備質心所在高度。4為基本風壓，假設該填料塔安i02裝在南京地區(qū)，南京地區(qū)的q,350N/m。f風壓高度系數(shù)見參考資料。0i水平力取p與p兩者的大值，即p,5061.8New支座安裝尺寸為D:2D=(D，2,，2,),(b,2,)，2(l,s),2.524min32221式中，為耳式支座側板厚度;為耳式支座襯板厚度。,,23支座承受的實際載荷為Q:mg，GPh，GS4()，，,30eeeQ,X10,15.06kN<,,Q，,,knnd，，式中，G為偏心載荷書為偏心距。ee滿足支座本體允許載荷的要求。支座處圓筒所受的支座彎矩M計算Lq*(l,s)15.06*(330,90)21M,,,3.61kN,[M]LI331010因此，開始選用的4個B5支座滿足要求。液體分布裝置2選用蓮蓬頭布液器，噴淋點數(shù)為每45cm塔截面設1個噴淋點，噴淋點數(shù)為60.蓮蓬頭的安裝高度為200mm。吸收塔裝配總圖如下3,1。熱工設計1，原始數(shù)據(jù)計算內(nèi)容或項目符號單位計算公式或來源結果備注管程流體名稱乙二醇管殼流體名稱甲苯乙二醇的進出口溫度？給定；TTi0甲苯的進出口溫度？給定；tti0乙二醇，甲苯的工作壓力MPa給定；ppst乙二醇的質量流量kg/s給定wt2,定性溫度與物性參數(shù)計算內(nèi)容或項目符號單位計算公式或來結果備注源乙二醇的定性溫度？TT=(+)/2TTmm12甲苯的定性溫度？=()/2ttt，t12mm乙二醇，甲苯的密度按定性溫度查3,;,kg/mst物性表乙二醇，甲苯的比熱容J/(kg?按定性溫度查；ccts?)物性表乙二醇，甲苯的導熱系數(shù)W/(m按定性溫度查；，，ts??)物性表乙二醇，甲苯的粘度Pa?s按定性溫度查；，，st物性表乙二醇，甲苯普朗特數(shù)查表或計算20.53；；PrPrst5.3863,物料與熱量衡算計算內(nèi)容或項目符號單位計算公式或來源結果備注,換熱器效率負荷QWQ=(+)wcTT,tt12甲苯的質量流量kg/s=Q/()wwct,tsss12有效平均溫差計算內(nèi)容或項目符號單位計算公式或來源結果備注逆流對數(shù)平均溫差？AtA=(A-At)/ln(Attloglog21t/At)21流程型式初步確定1—2型管殼式1殼程一2管程換熱器參數(shù)RR=(-)/(-)ttTTiiOO參數(shù)PP=(t-t)/(-t)TiiiO，溫度校正系數(shù)查圖4-2有效平均溫差？=AAtt,AtlogmM初算傳熱面積計算內(nèi)容或項目符號單位計算公式或來源結果備注初選總傳熱系數(shù)參考表4-12KW/(??)mO初算傳熱面積2AA=Q/(At)KmOOMO換熱器結構設計計算內(nèi)容或項目符號單位計算公式或來源結果備注換熱管材料選用碳鋼無縫鋼管換熱管內(nèi)，外徑m;ddi換熱管管長Lm選用9m標準管長折半換熱管根數(shù)nn=/(ndL)AO管程數(shù)根據(jù)管內(nèi)流體流速Nt范圍選定管程進出口接管按接管內(nèi)流體流速d*Sjtjt尺寸(外徑*壁厚)，3m/s合理選取殼程數(shù)mNs換熱管排列形式分程隔板槽兩側正方形排列，其余正三角形排列換熱管中心距SmS=1.25d或按標準4分程隔板槽兩側按標準4Sn管中心距管束中心排管數(shù)n=1.1(外加6nncc根拉桿)殼體內(nèi)徑mDD=S(-1)+niic(1-2)d換熱管長徑比L/L/DDii實排換熱器管根n作圖或按計算數(shù)折流板型式選定折流板外徑m按GB151-1999Db折流板缺口弦高hm取h=0.20Di折流板間距Bm取B=(0.2,1)Di折流板數(shù)NN=L/B-1bb殼程進出口接管m合理選取d*Sjsjs尺寸(外徑*壁厚)管程傳熱與壓降計算內(nèi)容或符號單位計算公式或來源結果備項目注管程流速m/s2u=4/(nn)uw,NdiitTti管程雷諾數(shù)=/ReRedu,,iiiiii換熱器壁溫？假定，tw管程流體給0.82=0.023/Rep,,d,nW/(miiir熱系數(shù)??)管程進出口m/s24uw/[,,(d,2S)]Ntttjtjt處流速管程摩擦因查表4-3fi子管內(nèi)摩擦壓Pam2ApA=2L/()pfN,d,/,uffiittiiw降回彎壓降Pa2AA=4/2ppN,uirrtt進出口局部Pa2ApA=1.5/2p,uNtNttNt壓降管程壓降Pa=(A+A)+AApppFpApfNttrit管程最大允Pa查表4-3[A]pt許壓降校核管程壓合A,[A]pptt降理8、殼程傳熱與壓降計算內(nèi)容或項目符號單位計算公式或來源結果備注殼程當量直徑m22Dnd,DieD=e,Di橫過管束的流通2AA,D(S,d)B/Smsis截面積殼程流體流速m/swus0u=0,Ass殼程雷諾數(shù)，DuRees00Re=0,s殼程流體給熱系ao2,,0.551/30.14W/(m=0.36aRePr()。數(shù)0,Dew??)折流板圓缺部分n切口上管子按圓弧比計入w的換熱管數(shù)B值B按表4-4折流板圓缺部分Ab222A,,D,n,d/4mbiw流通面積折流板圓缺區(qū)流um/sbwsu,體流速b,Asb圓缺區(qū)平均流速um/smu=mu,u0b殼程進出口處流um/sNs4w0u=Ns速2,,(d,2S)jsjs0殼程摩擦因子f查圖4-4o折流板間錯流管Pa2ApDu,cis0Ap=4f束壓降o(N,1)cb2De圓缺部分壓降Pa22ApAp=,uN/2cbsmbb0進出口局部壓降APa2=1.5Ap,u/2NssNspNs殼程壓降PaApAp=Ap+Ap+ApsscbNs殼程最大允許壓[APa查表4-3降p]s校核殼程壓降合Ap,[Ap]ss理9,總傳熱系數(shù)計算內(nèi)容或項目符號單位計算公式或來源結果備注管內(nèi)污垢熱阻查表4-52r??/Wmdi管外污垢熱阻查表4-52r??/Wmd0換熱管材料導熱W/(m??)查表3,w系數(shù)管壁熱阻2ddr??/Wmwrln()w,d,,22ww總傳熱系數(shù)K按式4-222W/(??)m10傳熱面積與壁溫核算計算內(nèi)容或項目符號單位計算公式或來源結果備注需要傳熱面積A2QmA=K,tm實有傳熱面積A實2=nnd(L-2S)設管A實mt板厚度為0.03m校核傳熱面積aaAA=A/A實熱流體傳熱面積？按式4-25twh冷流體傳熱面積？按式4-26twc管壁計算溫度？按式4-24tw校核管壁溫度？，△△二-ttttwwww結論設計符合要求(4)詳細結構設計與強度設計確定所有零部件的尺寸和材料，并對換熱設備所有受壓元件進行強度計算1，換熱流程設計:采用殼程為單程，管程為雙程的結構型式2，換熱管及其排列方式:采用25*2的無縫鋼管，材料為20號鋼。換熱管排列方式為三，角形排列，如圖，共排換熱管，根，另外再設，拉桿3，折流板:采用通用的單彎形折流板，材料為Q235-B鋼，板厚6mm，板數(shù)14塊。4，拉桿:采用Q235-B鋼，12mm，共根，5，筒體:材料采用16MnR鋼，筒體內(nèi)徑500mm，厚度由GB150《鋼制壓力容器》標準，計算得到6，封頭:采用標準橢圓封頭，材料采用16MnR鋼7，管板:采用固定管板，其厚度可以按照GB151《管殼式換熱器》標準進行設計確定了換熱器的結構以后，必須對換熱器的所有受壓元件進行強度計算。對鋼制的換熱器，按照GB150《鋼制壓力容器》標準進行設計。結果如表4-6表4-6固定式管板強度計算結果計算項目僅有殼程壓力p作用下危險組合僅有殼程壓力作用下危險組pst工況(二0)合工況(=0)ppst不計溫差應力計溫差應力不計溫差應計溫差應力力換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差,(t,t),,(t,t)tt0s0當量壓力組合p,pcs有效壓力組合p,p,,,E,asts邊界效應壓力組合,p,Cpbs邊界效應壓力組合系數(shù)pbM=bp,a管板邊緣力矩系數(shù)M=Mb管板邊緣剪力系數(shù),,,M管板總彎矩系數(shù),，mm12m=1，,系數(shù)G1e系數(shù)G1i系數(shù)G1管板徑向應力系數(shù)管板布管區(qū)周邊徑向應力系數(shù)管板布管區(qū)周邊剪切應力系數(shù)計算許用值計算許用計算許用計算值許用值值值值值值管板徑向應力管板布管區(qū)周邊徑向應力管板布管區(qū)周邊剪切應力換熱管軸向應力殼程圓筒軸向應力換熱管與管板連接拉脫應力計算結果管板校核通過管板名義厚度，n(5)，繪制管殼式換熱器工程圖紙，編寫材料表等5、反映器設計計算已知甲醇制氫轉化工藝的基本反應為:CH3OH+H2O=CO2+3H2。該反應在管式反應器進行，進出反應器的各物料的工藝參數(shù)如表5-1所示。-1反應器的物流表表5物流名稱管程殼程/(kg/h)進口出口設計溫度壓力進出口設計溫度壓力oo/(kg/h)/(kg/h)/C/MPa/(kg/h)/C/MPa甲醇1013.47910.1352801.5水855.123296.386二氧化碳1365.802一氧化碳8.779氫氣187.500導熱油903200.5解：(1)計算反應物的流量對于甲醇，其摩爾質量為_32kg?k/mol，則其摩爾流量為：1013.479/32=31.671kmol/h對于水，其摩爾質量為18kg?k/mol，其摩爾流量為:855.123/18=47.507kmol/h對于氫氣，其摩爾質量為2kg?k/mol,其摩爾流量為：187.500/2=93.750kmol/h對于一氧化碳，其摩爾質量為28kg?k/mol，其摩爾流量為:8.779/28=0.314kmol/h進料氣中甲醇的摩爾分率y為：A31.671y=,0.4A31.671，47.507。對于甲醇和水，由于溫度不太高(280C)，壓力不太大(1.5MPa)，故可將其近似視為理想氣體考慮。有理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT，可分別計算出進料氣中甲醇和水的體積流量：甲醇的體積流量V為：A31.671*8314.3*(273.15，280)3V=m/h,97.104A61.5*10水的體積流量V為：B47.507*8314.3*(273.15，280)3V=m/h,145.658B61.5*10進料氣的總質量為：m=1013.479+855.123=1868.602kg/ho計算反應的轉化率進入反應器時甲醇的流量為1013.479kg/h，出反應器時甲醇的流量為10.135kg/h，則甲醇的轉化率x為：Af1013.479,10.135x=*100%,99%Af1013.479即反應過程中消耗甲醇的物質的量為:31.677*99%=31.354kmol/h計算反應體系的膨脹因子由體系的化學反應方程式可知，反應過程中氣體的總物質的量發(fā)生了變化，可求出膨脹因子6。對于甲醇有：A3,1,1,15=,2A1計算空間時間根據(jù)有關文獻，該反應為一級反應，反應動力學方程為：r=kpAA68600-4k=5.5X10eRT1,xAC=CAAO1，5yxAAA上式兩邊同乘以RT，則得：1,xAp=CRTAAO1，5yxAAA反應過程的空間時間t為：dxxAfAT二C?AOOrA1,xxAAf=C?/[kCRT]dxAOAOOA1，5yxAAA1，yx15xAAAfA=?dxA0kRT1,xA68600-43將k=5.5X10em/(kmol?h)，R=8314.3，T=553.15K，5=2，y=，kj(kmol?K)AART代入上式，可得空間時間：T=0.0038h(5)計算所需反應器的容積V=tVRO進料氣的總體積流量為：33V=97.104+145.658=242.762m/h=0.0674m/sO則可得所需反應器的容積為:3V=TV=0.0038*242.762=0.922mRO(6)計算管長由文獻可知，氣體在反應器內(nèi)的空塔流速為0.1m/s，考慮催化劑填層的空隙率對氣體空塔速