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课程设计报告
( 2016—2017年度第一学期)
名 称：化学反应工程 题 目：甲醇裂解制氢 院 系：环境科学与工程学院 班 级：能化1402 学 号：201405040207 学生姓名：冯慧芬 指导教师：郭天祥 成 绩：
目 录
一、设计任务书
1.1设计条件 1.2设计任务 1.3时间安排
二、反应过程的动力学数据
2.1反应过程及焓变 2.2反应动力学 2.3催化剂选择
三、甲醇制氢工艺流程
四、列管式固定床催化反应器工艺结构设计，工艺操作参数 4.1.工艺操作参数
4.1.1温度 4.1.2压力 4.2工艺结构设计
五、反应核算
3.1物料衡算 3.2热量衡算
六、其他设备的选择及参数
6.1泵的选型
6.2反应器控制方案设计 6.3.1被控参数的选择 6.3.2控制参数的选择 6.3.3过程检测仪表的选择 6.3.4示图
七、工艺系统图和设备图 7.1设备图
7.1.1固定管板式换热器 7.1.2列管式固定床反应器
八、心得体会 九、参考文献
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一、设计任务书
1.1设计条件：
（1）设计产量：1094吨/小时，设计裕量20%。
（2）设计内容：甲醇裂解制氢 （3）设计要求:
甲醇转化率99%; 给出物料衡算过程; 给出热量衡算过程; 给出工艺操作参数 绘制工艺系统图和设备图 (CAD制图)
（4）选用反应器：可选用但不限于列管式固定床催化反应器 1.2设计任务：
（1）查阅文献，获取反应过程的动力学数据 （2）选择工艺结构，优化计算工艺操作参数
（3）对选定的工艺过程进行物料衡算和热量衡算，进行工艺设计 （4）绘制工艺系统图和设备图 (CAD制图) 1.3时间安排：
（1）第17周布置任务，发放设计任务书。
（2）每周1、3、5下午第四节课指导和答疑（地点在实验楼A五楼）。 （3）第19周答辩。
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二、反应过程的动力学及催化剂
2.1反应过程及焓变
在甲醇水蒸气重整制氢的化学反应中，主要有3 个反应，即：
CH3OH=CO+2H2 1
CO+H2O=CO2+H2 2 CH3OH+ H2O= CO2+2H2 3
在已发表的文献中有的选择反应1,2为关键反应，有的选择反应1,3为关键反应，利用不同的关键反应和设计要求的对比，发现选择反应1,2为关键反应时结果较好
CH3OH=CO+2H2 H1=90.8kJ/mol CO+H2O=CO2+H2 H2=-43.5kJ/mol
2.2反应动力学
已知甲醇制氢转化工艺的总基本反应为：
CH3OH+H2O=CO2+3H2
根据有关文献，该反应为一级反应，反应动力学方程为：
rA=kCA
由选择的催化剂，反应速率常数为：
68600 k=5.5×10exp（ RT）m3/(kmol·h)
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2.3催化剂选择
采用四川亚联生物化工研究所研制的甲醇裂解重整制氢型双功能催化剂，该催化剂具有耐高温且使用寿命长等优点，催化性能良好，在实验室中测量出了使用该催化剂的宏观动力学方程，在工业生产中也有广泛的应用，结合本实验后的设计温度压力等条件，可知实验的催化速率常数。
反应器中温度280，压力1.5Mpa，由选择的催化剂，知反应速率常数为：
68600 k=5.5×10exp（ RT）m3/(kmol·h)
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