甲醇铁钼催化法制甲醛的工艺设计(16)
CH4 0.38 38.58 85 0.12
O2 0.38 30.30 85 0.10
H2 35.66 28.37 85 8.60
N2 139.66 29.40 85 34.90
合计 2815.709 810.40
氧化工段多余的热量为：Q = (175.14 + 1021.8 + 427.91 – 810.40) × 104
= 814.45×104 (kJ)
假设热损失为12％，则有814.45 ×104 × 88% = 716.72 ×104 (kJ)的余热可供利用。
(4) 吸收塔
1) 吸收塔热量衡算图
图3.9 吸收塔热量衡算图
2) 转化气带入的热量
转化气带入的热量为：Q转化气 ＝ 810.40 ×104 (kJ)
3) 塔顶加水量带入的热量
加水量为N 9H2O = 2.96 kmol ， 温度为20℃，cpm,9H2O＝75.68 [kJ/(kmol.℃)]
则带入热量为：Q 9H2O = NcpmT = 2.96 × 20 ×75.68 = 0.45 ×104 (kJ)
4) 相变热
生成的产品已有12%被冷凝器的急冷段冷凝，余下的被吸收塔冷凝，其量为：
HCHO： N HCHO = 89.28 – 5.02 ＝ 84.26 (kmol)
CH3OH含(HCOOH)： N CH3OH =1.45 + 0.0652 = 1.52 (kmol)
H2O： N H2O =185.15 – 19.54 = 165.61 (kmol)
表3.18 相变热量
物质名称 物质的量，kmol 相变热，104kJ/kmol 热量，104kJ
HCHO 84.26 6.196 522.07
CH3OH含(HCOOH) 1.52 3.32 5.05
H2O 165.61 4.135 684.80
合计 251.39 1211.92
5) 成品带出的热量
成品出料温度为60℃，cpm,6＝3.1[kJ/(kmol.℃)]，则成品带出的热量为：
Q6 = NcpmT = 4874.01 × 60 ×3.1 = 90.66 ×104 (kJ)
6）尾气带出的热量
表3.19 尾气带出的热量
物料名称 物质的量，kmol cpm，kJ/(kmol•℃) T，℃ 热量， kJ
HCHO 0.094 34.74 23 75.11
CH3OH 0.28 45.94 23 295.85
H2O 3.75 33.27 23 2869.54
CO2 6.76 38.01 23 5909.79
CO 0.75 28.71 23 495.25
CH4 0.38 34.93 23 305.29
O2 0.38 29.97 23 261.94
H2 35.66 28.14 23 23079.86
N2 139.62 29.08 23 93383.44
合计 187.67 126676.07
则吸收工段共需移走热量：
Q吸收段 = (810.40 + 0.45 + 1211.92 – 90.66 – 12.67) × 104
= 1919.44×104 (kJ)
假设冷却水进口温度为20℃，出口温度为30℃，共需冷却水量：
Q冷却水 = (1919.44 × 104) / [4.184 × (30 - 20) × 1000]
= 458.76(t)
4 主要设备工艺计算和选型
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