具有棱形冷却气体分布器的是哪种甲醇合成塔?

供稿:hz-xin.com     日期:2025-01-18
理工学科->化学

解:
在温度压强相同的情况下,同样体积的氮气与氧气质量比为其相对分子质量之比,氮气的相对分子质量是 14.0067×2 = 28.0134 。氧气的相对分子质量是 15.9994×2 = 29.9988 。也就是说,同样体积氮气与氧气质量比为 28.0134 : 29.9988 。

在空气中,氮气与氧气的质量比为 75.47 : 23.20
设氧气体积为 V ,氮气体积是氧气体积的 x 倍。那么氮气体积是 Vx

(V·氮气密度) : (V·氧气密度) = 28.0134 : 29.9988
(Vx·氮气密度) : (V·氧气密度) = 75.47% : 23.20%

二式相除,得到
1/x = (28.0134 ÷ 29.9988) ÷ (75.47% ÷ 23.20%)
算得 x = 3.483(6)
有效数字应该是四位,多留一位以便之后计算。
如果使用整数的相对原子质量,x = 3.48538……

设其它气体体积分数 a% ,密度为 ρ 。
氧气体积分数为 (1 - a%)/(x + 1),则氮气体积分数为 x(1 - a%)/(x + 1) 。这里边 x 是已经求出来的,是系数,a 才是未知数。

所有气体的体积分数分别乘以其密度之和,等于空气的密度。根据条件,可以列出方程组
ρa% + (1 - a%)/(x + 1)ρ氧气 + x(1 - a%)/(x + 1)ρ氮气 = ρ空气
ρa% / ρ空气 = 1.33%

由下边这个方程得到 ρ = 0.0133ρ空气 / a%
于是上边那个方程变成如下形式
1.33ρ空气 + (1 - a%)/(x + 1)ρ氧气 + x(1 - a%)/(x + 1)ρ氮气 = ρ空气
其中ρ空气、ρ氧气、ρ氮气 还有 x 都是已知的了。带入所有已知量,得到 a% = 1.154% ;
如果使用整数的相对原子质量,a% = 0.01152984…… ≈ 1.15%

氮气体积分数 x(1 - a%)/(x + 1) = 76.80%
氧气体积分数 (1 - a%)/(x + 1) = 22.05%

如果使用整数相对原子质量,氮气体积分数为76.81%,氧气体积分数为22.04%

(1)设原溶液中硫酸质量为X.
H2SO4+Ba(OH)2==BaSO4+2H2O
X=98*20*17.1%/171=1.96
所以,原溶液中硫酸质量分数为1.96/20*100%=9.8%
(2) ph=7时,溶质为氯化钡,设为y
2HCl+Ba(OH)2==BaCl2+H2O
y=208*40*17.1%/171=8.32

甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要高效移走和利用甲醇合成反应所放出的巨大热量。甲醇合成反应器根据反应热回收方式不同有许多不同的类型。
英国ICI(ImperialChemicalIndustries))公司低压法甲醇合成塔采用多层冷激式绝热反应器内设3-6层催化剂,催化剂用量较大,合成气大部分作为冷激气体由置于催化剂床层不同高度平行设立的菱形分布器喷入合成塔另一部分合成气由顶部进入合成塔,反应后的热气体与冷激气体均匀混合以调节催化床层反应温度,并保证气体在催化床层横截面上均匀分布。反应最终气体的热量由废热锅炉产生低压蒸汽或用于加热锅炉给水回收。该法循环气量比较大,反应器内温度分布不均匀,呈锯齿形。ICI冷激塔结构简单、用材省且要求不高、并易于大型化。单塔生产能力大。但由于催化剂床层各段为绝热反应,使催化剂床层温差较大,在压力为8.4MPa和12000h-1空速下,当出塔气甲醇浓度为4%时,一、二两段升温约50度,反应副产物多,催化剂使用寿命较短,循环气压缩功耗大,用冷原料气喷入各段触媒之间以降低反应气温度。因此在降温的同时稀释了反应气中的甲醇含量,影响了触媒利用率,而且反应热只能在反应器出口设低压废锅回收低压蒸汽。为了防止触媒过热,采用较大的空速,出塔气中甲醇含量不到4%。最大规模3000t/d,全世界现有40多套。

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