Выбор и обоснование конструкции основного аппарата

QОТВ - тепло фракции метанол-масло-вода.

QП - тепловые потери(3%).

QF = GF*aF*tF

где tF =860C, GF = 126690кг/ч.

aF = XМ*aМ + (1 - XМ)*aB

где XМ = 0,834

aF = 3146Дж/кг*К

QF = 37350552 Вт

Расчет теплоты кубового остатка.

QW = GW*aW*Tw

где tW = 1240C; GW = 10108кг/ч.

aW = XМ*aМ + (1-XМ)* aВ

aW = 4189 Дж/кг*К

QW =6476149 Вт

Расчет теплоты дистиллята.

QД = GД*aД*tД

где GД = 104129кг/ч; tД =760С.

aД = XМ*aМ + (1-XМ)* aМ

aД = 2808Дж/кг*К

QД = 28345996 Вт

Расчет теплоты необходимой для образования флегмы.

QФ = GФ*(1+R)*rф

где GФ = 156176кг/ч.

R - флегмовое число. R = 2,664

rф= XМ*rМ + (1-XМ)*rВ

где rФ = 1071800

QФ = 82299806 Вт

Расчет теплоты бокового отвода.

QОТВ = GОТВ*aОТВ*tОТВ

где GОТВ = 2254кг/ч; tОТВ = 800С

aОТВ = 3121Дж/кг*К

QОТВ = 2474316 Вт

Расчет тепла поступающего со стороны.

QС = 1,03*(QД + QW + QФ + QОТВ -QF) = 82245815 Вт

По / 15 / 25% тепла поступающего со стороны является пар = 20561453 Вт. 75% -контактные газы.

Расход пара = QК / rг.п.*h =20561453 / 2171000*0,95 »»10кг/с = 36000кг/ч.

Таблица 6.4 - Тепловой баланс основной ректификации

Мощность выбирается исходя из следующих положений:

Потребность в данном производстве.

Наличие сырья.

Техническая возможность оборудования.

В настоящее время потребность в метаноле очень велика, запасы сырья достаточны. Поэтому выбор мощности будет ограничиваться технической возможностью оборудования, максимальная единичная мощность агрегата 750000 т/год, что и принято в проекте.

Для расчёта мощности используем формулу:

Nц = g * TЭФ * n,

где g - часовая производительность одной колонны ректификации;

n - количества ректификационных колонн;

ТЭФ - эффективное время работы агрегата, час

ТЭФ находим по формуле:

ТЭФ = ТКАЛ - ТППР = 8760 - 1560= 7200 час.

где ТКАЛ - календарное время, час

ТППР - время планово - предупредительных ремонтов, час.

Мощность агрегата составляет 750000 т в год

Часовая производительность = 52,08 т в час

n=N/(g*Tэф)=750000/52,08*7200=2

Таким образом, для обеспечения мощности 750000 т/г потребуется установка двух колонн основной ректификации.

В связи с быстрым развитием промышленности, которое сопровождается возрастающим загрязнением воздушного бассейна и водоемов, проблема охраны внешней среды во многих странах приобрела важное значение. Загрязнение водоемов и атмосферы создает реальную опасность здоровью населения и причиняет огромный ущерб рыбному хозяйству.

При производстве 1 т метанола ректификата образуются следующие отходы:

К ним относятся отработанный катализатор синтеза метанола, состава (% вес):

Cu - 44 ± 3; ZnO - 28 ± 2; Al2O3 - 6 ± 1; Cu2O3 - 13± 1;

Fe2O3 - 0,1; Na2O - 0,06; графит - 1,5± 0,5

Предусматривается его использование в качестве вторичного сырья предприятиями цветной металлургии.

Продувочные газы синтеза метанола, состава, (% вес):

CO - 0,45-2,36; CO2 - 0,77-2,09; N2 - 1,8-1,59; CH3OH - 0,58-0,5;

CH4 - 12,55-12,1; (CH3)2O - 0,01-0,03; H2O - 0,06-0,05; H2 - 83,78-81,28

Эти газы будут использоваться в качестве водородсодержащего сырья для гидрирования сернистых соединений, а также в качестве топлива в трубчатых печах.

Танковые газы, состава (% вес):

СО - 0,4-2,22; СО2 - 4,09- 11,63; H2 - 65,81-58,31; N2 - 1,24-0,96;

CH4- 19,9-18,1; (CH3)2O- 0,18-0,39; H2O - 0,8-0,83; CH3OH- 7,55-7,56

Эти газы будут направляться в горелки печи риформинга в качестве топлива.

К жидким отходам можно отнести кубовый остаток после основной ректификации следующего состава (% вес):H2O - 99,98%; CH3OH - 0,02%.

Жидкие отходы направляются на биологическую очистку.

Из вышесказанного можно сделать вывод: что за счёт утилизации отходов, производство метанола можно считать экологически безопасным при условии выбора эффективного способа очистки дымовых газов от окислов азота.