【正文】 醚+Q回流液+Q熱損失 （63）=②物料帶入熱Q出熱：包括回流液、初餾分、輕餾分和熱損失。則其采出量為預塔進料量3%==其中含甲醇=83%=含水=17%=②低沸點物采出量：%～99%，油溶性雜質1%～%，～。設殘液排放量為xkg/h，則方程式為 x=預后甲醇中的水量+堿量+殘液中甲醇含量高沸點物采出量中水含量 x=++解得：x=其中含甲醇=1%= ④成品精甲醇量：即采出精甲醇量精甲醇量=預后甲醇量低沸點物采出量高沸點物采出甲醇含量殘液中甲醇含量 ==⑤回流流量：于是，主塔進、出物料平衡表如表65。Q出熱=Q成品精甲醇+Q殘液+Q高沸點物+Q低沸點物+Q回流液+Q熱損失 （66）表67 主塔全塔帶出熱量物料精甲醇殘液高沸點物低沸點物回流液熱損失組分甲醇甲醇水堿液甲醇水甲醇甲醇按5%計流量，kg/h溫度，℃6911211211275756565比熱容，kJ/（kg?℃）汽化熱，kJ/kg熱量，kJ/h總熱量，kJ/h于是Q出熱=+++++ =+因Q入熱=Q出熱+Q加熱蒸汽=+（+Q加熱蒸汽）得Q加熱蒸汽=每t精甲醇耗蒸汽為加上預塔脫輕餾分所耗蒸汽，則1t精甲醇總汽耗為：+=。 G2=每t精甲醇用水量（G′2） G′2=（2）成品精甲醇冷卻水用量①精甲醇帶入熱量：Q入熱=甲醇量甲醇比熱容入口溫度 =334369 =②精甲醇帶出熱量：Q出熱=甲醇量甲醇比熱容出口溫度 =334340=③熱損失：Q熱損=Q入熱==Q余熱=Q入熱Q出熱Q熱損= =所需冷卻水量G3=合每t精甲醇用水量（G′3）G′3=（3）精餾工序冷卻水總用量和每t精甲醇用冷卻水量①總用水量（G總）：包括預塔冷凝器用水量（G1）、主塔冷凝器用水量（G2）和精甲醇冷凝器用水量（G3）。℃）導熱系kW/（m℃）=（S選==）Ⅶ.初選換熱器型號由于兩流體溫差小于50℃，可選用固定管板式換熱器，初選換熱器型號為：JB/T4715—92，主要參數(shù)如表72。 實際傳熱面積：S″=3S。℃）選用φ192傳熱管，依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)：（根），按單程管計算，所需的傳熱管長度為：，傳熱管數(shù)太多不合適。s甲醇104冷卻水104②計算總傳熱系數(shù)Ⅰ.熱流量Q0==Ⅱ.平均傳熱溫差℃Ⅲ.冷卻水用量Wi=Ⅳ.確定流體的流徑熱流體為甲醇，冷流體為水，為使甲醇通過殼壁面向空氣中散熱提高冷卻效果，令甲醇走殼層，水走管程。（1）估算傳熱面積，初選換熱器型號①基本物性數(shù)據(jù)的查取回流液的定性溫度 ℃冷卻水的定性溫度 ℃物性參數(shù)如表71。即Q入熱=②帶出熱：表66中回流液熱、低沸點物帶出熱和熱損失。（1）主塔全塔熱量平衡計算①帶入熱量：根據(jù)物料和條件計算，列表66。其采出量為預塔進料3%==經(jīng)計量后送預塔進一步回收甲醇。冷凝水進冷凝器溫度為25℃；出冷凝器溫度為35℃。Q出熱=Q二甲醚+Q預后甲醇+Q回流液+Q熱損失+Q初餾物 （62） Q出熱=+++++ =+由Q入熱=+Q加熱蒸汽=+（+ Q加熱蒸汽）得Q加熱蒸汽=（不計蒸汽冷凝水的顯熱）為每t粗甲醇脫除輕餾分所需蒸汽量為塔底蒸汽量/粗醇小時量=匯總表663，得預塔全塔熱平衡表64。（1）進料量①甲醇＝粗甲醇小時量甲醇含量甲醇量＝＝②水＝粗醇小時量粗甲醇含水量＝=③燒堿=精甲醇小時量堿耗量==④堿液（以含5%NaOH計算）帶入水量=堿液量燒堿量==⑤軟水（成蒸汽冷凝液水）量：按粗醇量20%計。因冷凝器出口液體溫度為33℃，故液體帶出熱量；Q′′出冷凝器=33=于是由冷卻水帶走熱量：Q冷卻水=+（+）=則冷凝器熱平衡如表522。Cp）T出口 （516）式中：G′F—冷凝器出口各氣體組分摩爾流量；kmol/h；Cp—出口氣體各組分比熱容，J/（mol?℃）；T出口—冷凝器出口氣體溫度，℃。根據(jù)表59數(shù)據(jù)計算得出塔各組分及冷凝放熱量如表519所示。（2）熱平衡計算查手冊得，冷凝器氣體出口溫度33℃，粗甲醇中各組分物理常數(shù)如表518所示。表516 甲醇合成塔出塔各組分的比熱和熱量組分COCO2H2N2CH4ArCH3OHC4H9OH（CH3）2OC8H18H2O合計比熱容，kJ/（kmol?℃）氣量Nm3/hkmol/h出塔熱kJ/（h?℃）（5）合成塔全塔熱損失計算由設定的計算條件給出全塔熱損失為5%，因此損失熱量為：Q熱損失 =（Q入塔+Q反應）5%=（ + ） 5% = 5%=。表514 甲醇合成塔入塔各組分的比熱容和熱量組分COCO2H2N2CH4ArCH3OH合計比熱容，kJ/（kmol?℃）入塔量Nm179。G出—進出合成塔物料量，kmol/h；Cm入Tm入） （510） ∑Q出=∑（G出續(xù)表59 甲醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品流量與組成組分COCO2 H2N2CH4ArCH3OHC4H9OH（CH3）2OC8H18H2O合計出分離器液體量，Nm3/h（氣態(tài)）組成，%重量，kg/h組成，%表510 甲醇馳放氣流量與組成組分COCO2H2N2CH4CH3OH合計馳放氣流量，Nm3/h組成，%表511 精煉氣流量與組成組分H2N2CH4Ar合計精煉氣流量，Nm3/h組成，%表512 氨合成塔物料平衡表消耗分類反應消耗或損耗反應生成NH3合計H2N2CH4Ar精煉氣，Nm3/h溶解損耗，Nm3/h小計合成反應消耗，Nm3/h吹出氣，Nm3/h氨擴散損耗，Nm3/h合成氨產(chǎn)量，Nm3/h kg/h匯總物料平衡各過程，得平衡匯總表513。醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品流量與組成如表59。故得循環(huán)氣各組分的量如表56所示。于是，粗甲醇合成每小時消耗原料氣量及組成如表54。 表53 混合氣在粗甲醇中的溶解量組分COCO2H2N2CH4（CH3）2O小計溶解量Nm3/tNm3/h組成，%⑥粗甲醇馳放氣中甲醇的擴散損失根據(jù)測定，在35℃時液態(tài)甲醇中釋放的CO、COH2等混合氣中。于是，生產(chǎn)合成氨所需醇后氣量如表52所示。③在壓力為30106Pa、溫度在30℃時，液氨中氫氮氣溶解損失：查表[10]，在上述狀況下液氨中氫氮氣溶解量分別為：H2：；N2：。H2+189。弛放氣醇后氣分離器甲醇分離器 原料氣合成塔水冷器去銅洗循環(huán)氣循環(huán)壓縮機粗甲醇貯槽稀甲醇去精餾圖51 甲醇合成工段原則流程圖（1）設計條件本設計總氨：100kt/a，醇氨比：30%，粗甲醇產(chǎn)量是年產(chǎn)3萬t，惰性氣組成CH4：%，Ar：%，年工作日：330天。（2）回收廢甲醇催化劑因為廢甲醇催化劑中含有價值較高的銅鋅金屬，所以回收廢甲醇催化劑不僅可以廢物利用增加經(jīng)濟收入，還可降低生產(chǎn)成本。雙塔精餾流程圖如圖32所示。三塔精餾與兩塔精餾的原理完全一致，區(qū)別在于將兩塔精餾的甲醇精餾塔分成加壓塔（～）和常壓塔兩個塔，而且各自承擔甲醇精餾負荷的40～60%，常壓塔塔底再沸器所用熱量來自加壓塔塔頂氣相甲醇冷凝時放出的熱量。在工業(yè)生產(chǎn)中，主要是利用各組份的沸點不同，用精餾的方法將甲醇與其它組份分開，也就是同時并且多次地運用部分汽化和部分冷凝的方法，以達到完全分離混合液中各組分的連續(xù)操作過程。甲醇精餾工藝，有兩塔流程和三塔流程之分。[8]目前，國內(nèi)甲醇精餾工藝主要分為雙塔精餾工藝、帶有高錳酸鉀反應的精餾工藝和三塔精餾工藝。因此發(fā)展了壓力為10MPa左右的甲醇合成中壓法。低壓法合成塔的型式還有聯(lián)邦德國Lurgi公司的管束型副產(chǎn)蒸汽合成塔及美國電動研究所的三相甲醇合成系統(tǒng)。近幾年來，我國開發(fā)了25～27MPa壓力下在銅基催化劑上合成甲醇的技術，出口氣體中甲醇含量4％左右，反應溫度230～290℃。 甲醇合成是強烈的放熱反應，必須在反應過程中不斷的將熱量移走，反應才能正常進行，管殼式反應器利用管子與殼體間副產(chǎn)中壓蒸汽來移走熱量，這樣，合成反應適宜的溫度條件維持就幾乎全依賴于副產(chǎn)品中壓蒸汽壓力操作的正常與穩(wěn)定。①烴類：CO+3H2=CH4+H2O （310）②醇類：2CO+5H2=C2H6+2H2O （311）③醛類：CO+H2=HCHO （312）④醚類：2CO+4H2=CH3OCH3+H2O （313）⑤2CH3OH=HCOOCH3+2H2 （314）以銅為主體的銅基催化劑，對于甲醇合成具有極高的選擇性，而且在不太高的壓力及溫度下，要求合成氣的凈化要徹底，否則其活性將很快喪失，它的耐熱性也較差，要求維持催化劑在最佳的穩(wěn)定的溫度下操作。[7]一氧化碳加氫合成甲醇的反應式如下 CO+2H2?CH3OH（g） （38）這是一個可逆放熱反應，熱效應?Hθ298= 。轉化氣（即新鮮合成氣）和甲醇合成循環(huán)氣的氣量均較大，而且氣體很干凈，很適合采用離心式壓縮機。NHD法是南化集團研究院和天辰化學工程公司等單位聯(lián)合開發(fā)成功的新技術，屬于物理吸收凈化技術。[6]以重油、煤與交友為原料值得的粗原料氣，經(jīng)脫硫變換后，尚含有相當量的二氧化碳，CO2/CO太高，氣體組成不符合=～，而且經(jīng)變換后，COS、CS等有機硫轉化為H2S，也需在送往合成工序前予以清除。因此合成甲醇用的原料氣中的一氧化碳必須部分變換成氫氣與二氧化碳，以調(diào)節(jié)到甲醇合成所需的適當氫碳比，這一過程稱作一氧化碳變換。煤氣中的硫化物按其化合狀態(tài)可分為兩類：一類是硫的無機化合物，主要是硫化氫（H2S），根據(jù)原料煤含硫量不同，H2S一般為1～10g/m3；另一類是硫的有機化合物，如二硫化碳（CS2）、硫氧化碳（COS）、噻吩（C4H4S）等。固定床氣化是氣化過程中，氣化劑與煤逆流接觸，氣化過程比較完全，灰渣殘?zhí)忌?，出口煤氣同時對上部原料煤進行干燥和干餾，煤氣出口溫度低，現(xiàn)有加壓固定床氣化最成熟的爐型是Lurgi流化床氣化是將氣化劑自爐底部鼓入爐內(nèi)，氣化劑吹起爐內(nèi)煤的細小顆粒，使其呈流態(tài)化狀態(tài)，發(fā)生燃燒和氣化反應生成煤氣，加壓流化床氣化爐主要有Winkler/HTW、KRW等；氣流床氣化是氣化過程中，氣化劑將煤粉帶入氣化爐，兩者均勻混合，再通過噴嘴進入反應室，瞬間著火，發(fā)生火焰反應，溫度達 1600℃以上，煤中碳在高溫下幾乎全部轉化，所有干餾產(chǎn)物迅速分解、轉變?yōu)樗簹獾慕M分，加壓氣流床氣化爐主要有Texaco（德士古）、GSP等。氣化煤氣可作為工業(yè)燃料、城市煤氣和化工合成氣等?？偭鞒毯喪觯涸厦菏紫戎瞥擅簼{，經(jīng)由煤漿給料泵送入Texaco氣化爐。本廠擬建在選煤廠西南方向的空地內(nèi)。 （1）原料的來源生產(chǎn)30kt/a粗甲醇所需的原料煤由內(nèi)蒙