Синтез метанола

Q₂=(1375*0,838*55)+(187,5*14,2*55)=63373,75+146437,5=209811,25 кДж

 Тогда тепло, вносимое  в аппарат, будет равно:

Q_{прихода}= Q₁+ Q₂= 782023,75+49530+209811,25=1041365кДж

Тепло, выходящее из аппарата, также складывается из тепла продуктов реакции, тепловых потерь с вычетом тепла, отводимого через холодные байпасы.

Тепло, выходящее с продуктами реакции, рассчитываем по той же формуле, что и для продуктов реакции. Теплоемкость CH₃OH=2.47 кДж/ кг*°C, H₂O=4.2 кДж/ кг*°C. Тогда уравнение запишется как:

Q₁=(1000*2.47*255)+(562,5*4,2*255)=629850+602437,5=1232287,5 кДЖ

Тепло, отводимое с помощью  холодных байпасов, запишется как:

Q₂=(1375*0,838*55)+(187,5*14,2*55)=63373,75+146437,5=209811,25 кДж

Тепловые потери принимают  равными 2,1% от прихода тепла:

Q_{прихода}=1041365*0,021=21869 кДж

Тогда тепло, выходящее из аппарата, будет равно:

Q_{расхода}=1232287,5-209811,25+21869=1044345,25 кДж

Полученные данные занесем  в таблицу:

Таблица №1

Энергетический  баланс процесса синтеза метанола по реакции.

 

Приход		Расход
Статья	кДж	Статья	кДж
Тепло газа	782023.75	Тепло газа на вых.	1232287,5
Тепло реакции	49530	Тепло через х/б	209811,25
Тепло через х/б	209811,25	Потери	21869
Сумма, ∑=	1041365	Сумма, ∑=	1044345,25

 

Определим погрешность:

*100%=0.3%

 

Расходные коэффициенты по сырью и энергии.

Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов на

1 т метанола-ректификата.

 

Таблица 1

 

№	Наименование сырья, материалов и энергоресурсов	Единицы измерения	Нормы расхода
				По про ек- ту	Достигнутые на момент составления регламента	Примечание
1	2	3	4	5	6
1.	Природный газ Qhp = 8000 ккал/нм	нм (при 0 °С и 760 мм рт. ст.)	И 95	1030
2.	Электроэнергия	кВт-ч	1т	40
3.	Катализатор синтеза  метанола типа ICI 51-2 (ISO 9001) ICI 51-6 (ISO 9001) ICI 51-8 (ISO 9001)	кг	0,6	0,05
4.	Речная вода.	м3		2,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Оценка использования вторичных энергоресурсов

В качестве вторичных энергоресурсов (ВЭР) в производстве метанола могут служить:

1)Тепло газа, выходящего  из колонны синтеза. Его используют  для подогрева газа, входящего в колонну, а также для подогрева  питательной воды в специальном подогревателе. После этого часть газожидкостной смеси отделяется перед АВО и используется для обогрева природного газа в теплообменнике перед подогревателем до температуры не более 95 °C.

2)Пар, полученный в  производстве метанола, используется  как на самом производстве, так  и на других производствах.  На производстве метанола пар  используется для нагревания  газа, входящего в колонну синтеза,  а также во многих других  частях агрегата в зависимости  от его давления.

3)По мере циркуляции  газа в цикле синтеза в нем  накапливаются инертные примеси,  которые тоже используются в  качестве ВЭР. Из цикла они  удаляются частичной отдувкой  циркуляционного газа и используются в качестве топлива в печах реформинга , или сжигаются на факельной установке.

 

 

 

 

 

 

 

9. Экологическая оценка производства

При синтезе метанола образуются как твердые и жидкие, так и газообразные отходы. К твердым отходам процесса синтеза можно отнести катализатор синтеза. Отработанный катализатор синтеза метанола из реакторов синтеза вывозится автотранспортом на открытый склад твердых отходов в мешках. Делается это раз в 2-8 лет при замене старого катализатора новым.

К жидким отходам относятся  сточные воды. На агрегате метанола имеют место как постоянные, так  и периодические стоки, содержащие вредные вещества. Все стоки направляются на очистку в зависимости от состава  вредных веществ. Например, стоки от систем водооборотного цикла отправляются на химическую очистку, а затем на стадию нейтрализации. Также существуют стоки от колонн основной ректификации, представленные кубовым остатком, и ливневые стоки. Они перекачиваются на биологическую очистку. Очистка происходит в специальных резервуарах, в которых находится активный ил. В нем живут микроорганизмы, которые питаются метанолом и другими органическими соединениями, содержащимися в сточной воде, тем самым очищая ее. После этого вода либо сбрасывается в реку, либо вновь включается в оборотный цикл. Предельно-допустимая концентрация метанола в сбрасываемых водах 3 мг/дм³для водоемов и 0,1 мг/дм³для рыбных хозяйств.

К газообразным отходам относятся  инертные газы процесса синтеза, такие  как метан, азот и другие. Они используются в качестве ВЭР или сжигаются  на факельной установке. Также к ним относятся газы десорбции из сборника конденсата, газы из бака дегазатора уплотнительного масла,  газы из сборников флегмы. В основном это угарный газ и пары метанола. Их ПДК колеблется от 0,5 до 1 мг/м³.Но это все утилизируемые отходы. К не утилизируемым относятся лишь дымовые газы. Но даже их тепловая энергия используется в проиводстве.

10. Методы аналитического контроля

Для аналитического контроля  производства метанола применяют несколько основных методов. Это хроматографический, визуальный, расчетный, инструментальный, колориметрический, титриметрический методы. Все эти  методы, кроме расчетного, производятся раз в две недели.

С помощью хроматографического метода определяют объемные или массовые доли газов, входящих в состав того или иного технологического потока. Также с помощью него определяют и вредные примеси, входящие в состав конечного продукта. Для этого специальным шприцем пробу вводят в газовую или жидкостную хроматографическю колонку, и анализатор выдает состав смеси на экран монитора компьютера. Далее его обрабатывают лаборанты.

Помощью титриметрического и инструментального методов определяют массовую долю воды, альдегидов и кетонов, а также кислотное число. Наличие воды в метаноле можно определить и визуальным методом. Для этого пробу метанола  в мерном цилиндре устанавливают на абсолютно черную поверхность, включают освещение перпендикулярно оси цилиндра и смотрят в цилиндр по его оси. Если наблюдается хоть малейшее помутнение, значит в метаноле присутствует вода.

Колориметрический метод или метод перманганатной пробы применяется для определения органических соединений, присутствующих в метаноле. Для этого к исследуемой пробе добавляют раствор перманганата калия и засекают, за какое время раствор обесцветится. Обычно наблюдают в течение двух минут.  Если раствор обесцвечивается быстро, следовательно проба содержит большое количество органических соединений, если медленно- то их мало.

 

Расчетный метод применяется в основном для определения объемной доли водорода. Также он применяется для определения объемной доли суммарного содержания водорода и окиси углерода. Необходимые расчеты при этом производятся раз в два часа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Список используемой литературы

Регламент производства «Метанола»