甲醇铁钼催化法制甲醛的工艺设计(9)
反应式（3.2） 消耗甲醇 N D2CH3OH＝0.75 kmol
反应式（3.3） 消耗甲醇 N D3CH3OH＝0.0652 kmol
反应式（3.4） 消耗甲醇 N D4CH3OH＝6.76 kmol
反应式（3.5） 消耗甲醇 N D5CH3OH＝36.04 kmol
反应式（3.6） 消耗甲醇 N D6CH3OH＝0.38 kmol
由以上数据，得到甲醇消耗量
N DCH3OH＝53.33+ 36.04 + 6.76 + 0.75 + 0.38 + 0.0652＝97.32 kmol
尾气中带走甲醇：N 10CH3OH = 0.28 kmol
产品中带走甲醇：N 7CH3OH = 1.17 kmol
故，甲醇总消耗量：N CH3OH = 97.32 + 0.28 + 1.17 = 98.77 (kmol)
W 6CH3OH = 3164.59 (kg)
技术单耗e1：3164.59 / 7500 = 0.42 (t/t)
实物单耗e2：3164.59 / (98% × 7500) = 0.43 (t/t)
此数据与上面给定的条件基本一致。
3) 水量衡算
尾气中带出的水：N 10H2O = 3.75 (kmol) W 10H2O = 67.54 (kg)
产品中带出的水：N 7H2O = 185.15 (kmol) W 7H2O = 3334.5 (kg)
空气中带入的水：N 2H2O = 3.33 (kmol) W 2H2O = 59.97 (kg)
原料甲醇中带入的水：W 1H2O = 3164.59 / 98% - 3164.59 = 64.58 (kg)
N 1H2O = 3.58 (kmol)
反应生成的水：N DH2O = 53.33 + 2 × (6.76 + 0.75) + 0.38 + 0.0652
= 68.80 (kmol)
按配料浓度60％计，应加入的配料水蒸气量：
W 3H2O = 3164.59 / 60% - (3164.59+ 59.97 + 64.58) = 1985.18 (kg)
N 3H2O = 110.23 (kmol)
吸收塔加水量：N 11H2O = (3.75 + 185.15) - (3.58 + 3.33 + 68.80 + 110.23)
= 2.96 (kmol)
W 11H2O = 53.31 (kg)
4）吸收系统物料衡算
假设一吸收塔甲醛吸收率为90％，则一吸收塔吸收甲醛量为：
NE HCHO = 89.37 × 90% = 80.43 (kmol)
WE HCHO = 2414.51 (kg)
二吸收塔吸收甲醛量为：
NF HCHO = 89.37 – 80.43 – 0.094 = 8.85 (kmol)
WF HCHO = 265.68 (kg)
又设二吸收塔循环液中甲醛浓度为15％，并假设转化甲醛除尾气带出外，均在二吸收塔吸收。则二吸收塔循环液入一吸收塔量为：
W 8 = 265.68 / 15% = 1771.2 (kg)
其中，甲醇量：W 8CH3OH = 37.5 (kg)
N 8CH3OH = 1.17 (kmol)
水量：W 8H2O = 1771.2 – 37.5 – 265.68 = 1468.02 (kg)
N 8H2O = 81.51 (kmol)
3.2.3 主要设备物料衡算
(1) 蒸发器的物料衡算
图3.2 蒸发器物料衡算图
1）进料组成
甲醇进料： W 1CH3OH＝3202.5 kg N 1CH3OH＝69.91 kmol
W 1H2O＝42547.5 kg N 1H2O=2362.44 kmol
空气进料： W 2O2 = 1215.62 kg N 2O2 = 38.00 kmol
W 2N2 = 3910.76 kg N 2N2 = 139.62 kmol
W 2H2O = 59.97 kg N 2H2O =3.33 kmol
2）计算过程 甲醇进料＋空气进料＝原料气出料
M4 = M1 + M2 N4 = N1 + N2
W 4CH3OH＝W 1CH3OH N 4CH3OH＝N 1CH3OH
W 4H2O＝W 1H2O＋W 2H2O N 4H2O＝N 1H2O＋N 2H2O
W 4O2＝W 2O2 N 4O2＝N 2O2
W 4N2= W 2N2 N 4N2= N 2N2
3）出料组成
原料气出料： W 4CH3OH＝3202.5 kg N 4CH3OH＝69.91 kmol
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