【正文】 汽進入汽包，出塔氣溫度約為 250 ℃，含甲醇7%左右，經過換熱冷卻到40 ℃，冷凝的粗甲醇經分離器分離。分離粗甲醇后的氣體適當放空，控制系統(tǒng)中的惰性氣體含量。這部分空氣作為燃料，大部分氣體進入透平壓縮機加壓返回合成塔，合成塔副產的蒸汽及外部補充的高壓蒸汽一起進入過熱器加熱到50 ℃，帶動透平壓縮機，透平后的低壓蒸汽作為甲醇精餾工段所需熱源。 甲醇是極為重要的有機化工原料，在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運輸?shù)刃袠I(yè)都有廣泛的應用，其衍生物產品發(fā)展前景廣闊。目前甲醇的深加工產品已達120多種，我國以甲醇為原料的一次加工產品已有近30種。在化工生產中，甲醇可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚（MTBE）、聚乙烯醇（PVA）、硫酸二甲酯、對苯二甲酸二甲酯（DMT）、二甲醚、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲醇等。以甲醇為中間體的煤基化學品深加工產業(yè)：從甲醇出發(fā)生產煤基化學品是未來C1化工發(fā)展的重要方向。比如神華集團發(fā)展以甲醇為中間體的煤基化學品深加工，利用先進成熟技術，發(fā)展“甲醇－醋酸及其衍生物”；利用國外開發(fā)成功的MTO或MTP先進技術，發(fā)展“甲醇－烯烴及衍生物”的2大系列。作為替代燃料：近幾年，汽車工業(yè)在我國獲得了飛速發(fā)展，隨之帶來能源供應問題。石油作為及其重要的能源儲量是有限的，而甲醇燃料以其安全、廉價、燃燒充分，利用率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點，替代汽油已經成為車用燃料的發(fā)展方向之一。我國政府已充分認識到發(fā)展車用替代燃料的重要性，并開展了這方面的工作。隨著C1化工的發(fā)展，由甲醇為原料合成乙二醇、乙醛和乙醇等工藝正日益受到重視。甲醇作為重要原料在敵百蟲、甲基對硫磷和多菌靈等農藥生產中，在醫(yī)藥、染料、塑料和合成纖維等工業(yè)中都有著重要的地位。甲醇還可經生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，用作飼料添加劑，有著廣闊的應用前景。 本設計的主要方法及原理 造氣工段：使用二步法造氣 CH4+H2O(氣)→CO+ kJ/mol CH4+O2→CO2+2H2+ kJ/mol CH4+O2→CO+2H2+ kJ/mol CH4+2O2→CO2+2H2O+ kJ/mol 合成工段：5MPa下銅基催化劑作用下發(fā)生一系列反應 主反應 ： CO+2H2→CH3OH+ kJ/kmol副反應： 2CO+4H2→(CH3O)2+H2O+ kJ/kmol CO+3H2→CH4+ H2O+ kJ/kmol 4CO+8H2→C4H9OH+3H2O+ kJ/kmol(A) CO+H2→CO + kJ/kmol除（A）外，副反應的發(fā)生，都增大了CO的消耗量，降低了產率，故應盡量減少副反應。反應熱力學一氧化碳加氫合成甲醇的反應式為 CO+2H2CH3OH(g)這是一個可逆放熱反應，熱效應。 當合成氣中有CO2時，也可合成甲醇。 CO2 + 3H2 CH3OH(g) + H2O這也是一個可逆放熱反應，熱效應合成法反應機理 本反應采用銅基催化劑，5 MPa，250 ℃左右反應，清華大學高森泉，朱起明等認為其機理為吸附理論，反應模式為：H2+2˙→2H˙ ①CO+H˙→HCO˙②HCO˙+H˙ →H2CO˙˙H2CO˙˙+2H˙→CH3OH+3˙CH3OH˙→ CH3OH+˙反應為①，②控制。即吸附控制。第2章生產工藝及主要設備計算工藝計算作為化工工藝設計，工藝管道，設備的選擇及生產管理，工藝條件選擇的主要依據(jù)，對平衡原料，產品質量，選擇最佳工藝條件，確定操作控制指標，合理利用生產的廢料，廢氣，廢熱都有重要作用。 甲醇生產的物料平衡計算 合成塔物料平衡計算已知：年產200000噸精甲醇，每年以330個工作日計。精甲醇中甲醇含量(wt)：%粗甲醇組成(wt)：[Lurgi低壓合成工藝]甲醇：%以二甲醚：%高級醇[以異丁醇C4H9OH計]：%高級烷烴[以辛烷計]：%水：%所以：時產精甲醇：Kg/h 時產粗甲醇：Kg/h根據(jù)粗甲醇組分，算得各組分的生成量為：甲醇(32)： 二甲醚(46)： 異丁醇(74)： 辛烷(100)： 水(18)： 合成甲醇的化學反應為：主反應：CO+2H2CH3OH+ KJ/mol …… ①副反應：2CO+4H2(CH3)2O+H2O+ KJ/mol …… ② CO+3H2CH4+H2O+ KJ/mol …… ③ 4CO+8H2C4H9OH+3H2O+ KJ/mol …… ④ CO2+H2CO+ KJ/mol …… ⑤生產中， k mol，故CH4每小時生成量為：= k mol/h。忽略原料氣帶入份，根據(jù)②、③、④得反應⑤生成的水的量為：= k mol/h。 粗甲醇中氣體溶解量查表5Mpa、40℃時，每一噸粗甲醇中溶解其他組成如下表［20］氣體H2COCO2N2ArCH4溶解量（m3/t粗甲醇）則 粗甲醇中的溶解氣體量為： H2 = = m3/h k mol/h CO= = CO2 = = N2 = = Ar = = CH4 = = m3/h 粗甲醇中甲醇擴散損失 40℃時,液體甲醇中釋放的溶解氣中,每立方米含有37014g的甲醇,假設減壓后液相中除二甲醚外,其他氣體全部釋放出，則甲醇擴散損失G =（+++++）=即 kmol/h， m3/h 合成反應中各氣體的消耗和生成情況表8 弛放氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4組成%%%%%%%表9 合成反應中消耗原料情況 消耗項單位消耗原料氣組分COCO2H2N2Ar反應（1）m3/h反應（3）m3/h反應（4）m3/h反應（5）m3/h反應（6）m3/h反應（7）m3/h（）注：括號內的為生成量；反應（1）項不包括擴散甲醇和弛放氣中甲醇消耗的原料氣量表10 合成反應中生成物情況生成項單位生成物組分CH4CH3OH（CH3O）2C4H9OHC18H18H2O反應（1）m3/h反應（3）m3/h反應（4）m3/h反應（5）m3/h反應（6）m3/h反應（7）m3/h表11 其他情況原料氣消耗消耗項單位消耗原料氣組分COCO2H2N2ArCH4粗甲醇中溶解m3/h擴散的甲醇m3/h弛放氣m3/h%G%G%G%G%G%G馳放氣中甲醇m3/h%G%G注：G為馳放氣的量，m3/h。 新鮮氣和弛放氣氣量的確定CO的各項消耗總和 = 新鮮氣中CO的量，即++++－+++%G+%G=+%G同理 原料氣中其他各氣體的量=該氣體的各項消耗總和，由此可得新鮮氣體中各氣體流量，如下表：組分單位COCO2H2N2ArCH4氣量m3/h+%G+%G+%G+%G+%G+%G新鮮氣m3/h+新鮮氣中惰性氣體（N2 + Ar）%，反應過程中惰性氣體的量保持不變，（N2 + Ar）=+%G，則 +=（+%G）/%解得 G=， m3/h由弛放氣的組成可得出下表氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4組成%%%%%%%氣量m3/h表14 新鮮氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4組成%%%%%%%氣量m3/h 循環(huán)氣氣量的確定G1 =G 3+G4+G5+G6－G7－G8式中：G1 為出塔氣氣量 ； G 3 新鮮氣氣量 ； G4 循環(huán)氣氣量 ；G5 主反應生成氣量； G6 副反應生成氣量；G7 主反應消耗氣量； G8 副反應消耗氣量；G5= ++%= m3/hG6= +++++++++= m3