【正文】 溫度出塔熱量組 分 G ( kmol/h) C( KJ / ( kmol.℃)) Q(KJ/(h.℃))CO CO2 H2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O C4H9OH 合計 105（3）、反應(yīng)熱計算查相關(guān)資料知，合成塔內(nèi)氣體在5MPa、270℃時進行反應(yīng)，各物質(zhì)的生產(chǎn)量、摩爾生成熱及反應(yīng)熱見表219：表219 各物質(zhì)生成熱組 分 CH3OH ( CH3 )2O CH4 C4H9OH CO 合計 Kmol/h KJ/mol kJ/h 其中某一種物質(zhì)的生成量 = 合成塔出口的量 合成塔出口的量；例如甲醇的生成量為： = Kmol/h（4）、熱損失核算假設(shè)全塔的熱損失為入塔熱量4%，則：Q熱損 （Q入塔氣 + Q反應(yīng)）5% （ + ）5% 106 kJ/h（5）、合成塔供熱衡算為維持合成塔內(nèi)270℃的反應(yīng)溫度，需向合成塔提供熱量，使反應(yīng)物溫度從220℃上升到270℃，這些熱量由反應(yīng)熱提供，多余的反應(yīng)熱由沸騰水移出合成塔，以保證合成塔溫度基本穩(wěn)定在270℃。 水冷器熱平衡方程Q入+ Q潛Q出+ Q液 + Q冷卻水+ Q損式中：Q入——冷凝器入口氣體顯熱，kJ/h；Q潛——在出口溫度下氣體冷凝放熱，kJ/h；Q出——冷凝器出口氣體顯熱，kJ/h；Q液——出冷凝器液體（粗甲醇）帶熱，kJ/h；Q冷卻水——冷卻水帶走熱量，kJ/h；Q損——損失的熱量，kJ/h由于氣體冷凝為該條件下的飽和液體時的具體溫度不知道，而且飽和液體再降溫至出口溫度放出的熱量很少，故忽略飽和液體由冷凝溫度降至出口溫度所放出的熱量。%，%。 加壓塔物料衡算預(yù)精餾塔內(nèi)粗甲醇加水經(jīng)脫除輕餾分后的甲醇稱為預(yù)后甲醇，全部進入加壓塔進行精餾。采出甲醇和水的量為塔頂餾出后的甲醇和水，即為甲醇： – = kg/h ；水： – = kg/h摩爾流量分別為 甲醇： / 32 = kmol/h；水： / 18 = kmol/h異丁醇和燒堿的質(zhì)量流量及摩爾流量已知，具體衡算結(jié)果見表36：表36 加壓塔塔釜出料流量及組成組 分 CH3OH H2O C4H9OH NaOH 合計 kg/h Wt% kmol/h mol% 。 加壓塔回流物料衡算加壓塔回流流量與進料流量之比為2：1，%，%的水，回流液與塔頂采出精甲醇組成一致，其物料衡算見表34：表34 加壓塔塔回流流量及組成組 分 CH3OH H2O 合計kg/h wt% kmol/h mol% 計算示例，以甲醇為例，加壓塔回流液質(zhì)量流量為： 2 = kg/h其中甲醇和水的質(zhì)量流量分別為： % = kg/h ； – = 則甲醇和水的摩爾流量分別為： / 32 = kmol/h ； / 18 = kmol/h得回流液摩爾流量為： + = kmol/h則甲醇的摩爾含量為：（ / ） 100% = % 加壓塔塔頂餾出物衡算加壓塔塔頂流出物的組成與回流液組成相同，只是流量不同，加壓塔與常壓塔精甲醇采出的比例為2：1，則加壓塔塔頂采出純甲醇的質(zhì)量流量為：摩爾流量為： / 32 = kmol/h水的質(zhì)量流量為：摩爾流量為： / 18 = kmol/h具體物料衡算結(jié)果見下表35：表35 加壓塔塔餾出物流量及組成組 分 CH3OH H2O 合計kg/h wt% kmol/h mol% 甲醇和水的質(zhì)量流量及摩爾流量已知，用分量除以總量即可求的各自對應(yīng)的百分含量，相對簡單，故在此不做計算。預(yù)塔回流流量及組成見表32表32 預(yù)塔回流流量及組成組 分 CH3OH H2O 合計kg/h wt% kmol/h mol% 計算示例，以甲醇為例，預(yù)塔回流液為進料的75%，故回流液質(zhì)量流量為： = kg/h其中甲醇占92%，水占8%，故甲醇的質(zhì)量流量為： = kg/h水的質(zhì)量流量為： – = kg/h則甲醇和水的摩爾流量分別為： / 32 = kmol/h ； / 18 = kmol/h得回流液摩爾流量為： + = kmol/h則甲醇的摩爾含量為：（ / ） 100% = % 預(yù)塔塔釜出料衡算預(yù)塔塔釜出料包括進料中全部的甲醇、水、異丁醇和燒堿，其物料流量及組成見表33：表33 預(yù)塔塔釜出料流量及組成組 分 CH3OH H2O C4H9OH NaOH 合計 kg/h Wt% kmol/h mol% 由于預(yù)塔塔釜出料的質(zhì)量流量和摩爾流量的都已知，計算總量及其各自的含量很容易，故在此略去計算。查資料知5MPa40℃下粗甲醇中各組分冷凝熱及比熱見表225。 原料氣吸收熱量的確定為計算原料氣溫度由45℃上升到270℃所需的熱量，取原料氣在5MPa、130℃下的熱容值，各組分氣體的分壓已求出，故由上述經(jīng)驗公式知：CH2 = kJ/(kmol ℃) ； CCO = kJ/(kmol ℃) ；CCO2 = kJ/(kmol ℃) ； CCH3OH = kJ/(kmol ℃)CH2O = kJ/(kmol ℃) ； CN2 = kJ/(kmol ℃) ；CCH4 = kJ/(kmol ℃) 由物性數(shù)據(jù)手冊查得：二甲醚和異丁醇在壓力5MPa，溫度為130℃下的比熱容分別為：C(CH3)2O = kJ/(kmol ℃)；CC4H9OHO = kJ/(kmol ℃)故由公式∑Q ∑（Gi Ci △T），即可求出原料氣需要的熱量，具體見表221：表221 原料氣熱容及吸熱量 組 分 Gi（kmol/h） Ci（KJ/( kmol.℃)） Qi（KJ/h.℃）CO CO2 H2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O 合 計 上升溫度 △T = 220 – 45 = 175 ℃ ，故所需總熱量為： 105 175 = KJ/h 預(yù)熱器熱量衡算合成塔出口氣放出同樣的熱量溫度從250℃約降為70℃，故取中間溫度160℃下的比熱進行計算，以確定溫度下降的具體值。由表211和表212知合成塔進、出口氣體的摩爾組成，方便參看，現(xiàn)列為表215：表215 合成塔進、出口氣體組成 （單位mol%）組 分 CO H2 CO2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O C4H9OH 合計 進塔氣 出塔氣 采用Lurgi低壓合成工藝，合成壓力為5MPa，則進塔氣體各組分的分壓為：PCO 5 % MPa PH2 5 % MPa PCO2 5 % MPa PCH4 5 % MPa PN2 5 % MPa PCH3OH 5 % MPa P(CH3)2O % MPa PH2O 5 % MPa 同理，合成塔出塔各氣體分壓依次為:PCO MPa PCO2 MPa PH2 MPa PCH4 MPa PN2 MPa PCH3OH MPa P(CH3)2O MPa PC4H9OH MPa PH2O MPa 合成塔的進口溫度設(shè)為220℃，出口溫度為250℃，由以上公式可計算得到各氣體在對應(yīng)溫度壓力下的熱容，見表216：表216 合成塔進、出口氣體比熱 組 分 CO H2 CO2 CH4 N2 CH3OH H2O Ci [kJ/(kmol ℃)] Co [kJ/(kmol ℃)] 計算得到的結(jié)果單位與表格中的單位不同，但已轉(zhuǎn)換，例如CiCO =(kmol ℃)= kJ/(kmol ℃)= kJ/(kmol ℃)。計算示例，以一氧化碳為例：由表24和表26可知，一氧化碳的摩爾流量為： 0 + = kmol/h一氧化碳的質(zhì)量流量為： 0 + = kg/h分離器出口液相摩爾流量為： + = kmol/h分離器出口氣體質(zhì)量流量為： + = kg/h則一氧化碳的摩爾含量為： () 100% = %一氧化碳的質(zhì)量含量為： () 100% = %表214 分離器出口液相組成及流量組 分 kg/h Wt% kmol/h mol%CO H2 CO2 CH4 N2