【正文】 的低壓蒸汽。為了減少塔頂排放氣中甲醇的損失，塔頂冷凝器可做成二級冷凝。采用三塔流程的目的是為了更合理地利用熱量，三塔流程與雙塔流程的區(qū)別在于三塔流程采用兩個主精餾塔，第一主精餾塔加壓操作，第二主精餾塔于常壓下操作，利用加壓塔的塔頂蒸汽冷凝熱作為第二主精餾塔再沸器的加熱源。高級醇可由塔側線引出，塔頂引出的殘液含1%—2%的高級醇和甲醇，送廢水生化處理后排放。這里主要指多效利用熱源蒸汽的潛熱, 如將原雙塔流程的主精餾塔一分為二, 第一塔（塔2）加壓操作（）,第二塔（塔3）為常壓操作, 則塔2由于加壓操作，頂部氣相甲醇的液化溫度約為123℃,遠高于常壓塔塔釜液體主要為水的沸點溫度, 其冷凝潛熱可作為塔再沸器的熱源，不僅節(jié)省了加熱蒸汽，也節(jié)省了冷卻用水，有效的利用了熱能。顯然, 三塔雙效法效益顯著, 隨著粗甲醇精餾規(guī)模的增大效益更加明顯。則，每小時生產(chǎn)粗甲醇：粗甲醇和新鮮原料氣的組成含量及摩爾質量見表21到表23： 表21 粗甲醇組成組 分 CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O含量（Wt %） 表22 新鮮氣組成組 分 CO CO2 H2 CH4 N2含量（V %） 表23 各物質的摩爾質量組分 CO CO2 H2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O摩爾質量（g/mol） 28 44 2 16 28 32 46 74 18根據(jù)粗甲醇各組分及含量，算得各組分的量為：甲醇： 即二甲醚： 異丁醇： 水： 上述計算結果見表24表24 粗甲醇物料表組 分 CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O 合計 kg/h wt% kmol/h mol% MPa，40℃時各組分在甲醇中的溶解度列于表25表25各物質在甲醇中溶解度組 分 CO CO2 H2 CH4 N2溶解度（Nm3/t粗甲醇） 以一小時為基準則一氧化碳在甲醇中的摩爾溶解量為：同理二氧化碳、氫氣、甲烷、氮氣在甲醇中的摩爾溶解度依次為： 現(xiàn)將其列為表格形式，見表26：表26各物質在甲醇中溶解量組 分 CO CO2 H2 CH4 N2 合計溶解量（） 溶解量（kg/h） 合成工段物料衡算合成甲醇主反應方程式為： 可能的副反應主要有： 上述個反應均為可逆反應。因此，試差成功，上述計算有效。由表29和表210可得到甲醇分離器出口氣體的流量及組成，見表213：表213 甲醇分離器氣相流量及組成組 分 CO H2 CO2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O 合計 kg/h Wt% kmol/h mol% 計算示例，以一氧化碳為例：由表29和表210可知，一氧化碳流量： + = kmol/h一氧化碳的質量流量為： + = kg/h分離器出口氣體摩爾流量為： + = kmol/h分離器出口氣體質量流量為： + = kg/h則一氧化碳的摩爾含量為： ) 100% = %一氧化碳的質量含量為： () 100% = %分離器出口液相組成為生成的粗甲醇及溶解在其中的小部分合成氣，由表24和表26可計算出分離器出口液相組成及流量，見表214。 合成工段熱量衡算 合成塔的熱量衡算 熱平衡方程式全塔熱平衡方程式為：∑Q 入塔氣 + ∑Q r ∑Q出塔氣 + Q熱損 + Q移+ Q維 （1）式中： Q 入塔氣 ——入塔氣帶入的熱量，kJ/h； Q r ——合成反應的反應熱，kJ/h； Q出塔氣 —— 出塔氣帶走熱量，kJ/h； Q熱損 ——合成塔熱損失，kJ/h Q移 —— 沸騰水移出去的熱量，kJ/h Q維 —— 維持合成塔反應所需要的熱量，kJ/h ∑Q 入塔氣 ∑（Gi Ci T入） （2）式中：Gi——入塔氣各組分流量，kmol/h；Ci——入塔各組分的比熱容，kJ/（kmol . ℃）；T入——入塔氣體溫度，℃；∑Q出塔氣∑（Go Co T出） （3）式中：Go——出塔氣各組分流量kmol/h；Co ——出塔各組分的熱容，kJ/（kmol . ℃）；To—— 出塔氣體溫度，℃；∑QrQr1 + Qr2 + Qr3 + Qr4 + Qr5 （4）式中：QrQr2 、Qr Qr4——分別為甲醇、二甲醚、甲烷、異丁醇、生成熱，kJ/h； Qr5——二氧化碳逆變反應的反應熱，kJ/h QrGr△H （5）式中：Gr——各組分生成量，kmol/h；△H——生成反應的摩爾熱，kJ/mol 定壓熱容計算式由實驗數(shù)據(jù)用電子計算機上回歸得出下列各式，可以計算純組分壓力下的比熱：CPH2 = + (T/100) + 102PH2 – 106(PH2)2 + 103 PH2(T/100) （6）CPCO = [ (T/100) + (T/100)2 – 102(T/100)3 + 102PCO 103 PCO(T/100)] （7）CPCO2 = [ + (T/100) + (T/100)2 + 102 PCO2(T/100)] （8）CCH3OH = + (T/100) (T/100)2 + (T/100)3 + PCH3OH / (T/)3 （9）CH2O = [ (T/100) + 103 (T/100)3 + 102 PH2O(T/100)] （10）CN2 = [ (T/100) + (T/100)2 – 102(T/100)3 + 102PN2 103 PN2(T/100)] （11）以上各式中溫度T的單位為K，壓力里P的單位為MPa，比熱C的單位為KCal/(Kmol ℃)。反應氣體的熱容取進出口氣體的平均熱容，故需耗用的熱量為： （6）、沸水移熱衡算由式（1）知故沸騰水移出的熱量為： Q移 ∑Q入塔 + ∑Q反應∑Q出塔 Q熱損 Q維 + 106 106 kJ/h故得到全塔的熱平衡，將數(shù)據(jù)列于表220中：表220 全塔熱平衡表 氣 體 入塔熱量（kJ/h） 出塔熱量（kJ/h）氣體顯熱 反應熱 熱損失 106沸騰移出熱 106維持合成塔溫度耗熱 合 計 原料預熱器的熱量計算合成塔出口氣體溫度較高，首先與進口的原料氣進行換熱，使原料氣溫度從45℃上升到入塔溫度，然后出塔氣進一步與水冷器換熱使其溫度將至40℃左右。 水冷器熱量衡算（1） 水冷器入口氣體顯熱計算水冷器入口氣體的顯熱入塔氣換熱器出口氣體的顯熱即，106 kJ/h（2）水冷器出口氣體顯熱計算水冷器出口氣相即為氣液分離器出口的氣相，即為循環(huán)氣與弛放氣之和，同理由上述公式知40℃、5MPa下各氣體的熱容如下：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：二甲醚在壓力5MPa，溫度為40℃下的比熱容為：C(CH3)2O = kJ/(kmol ℃)水冷器出口氣體各組分流量（見表213）、比熱及熱量見表224表224 水冷器出口氣體各組分熱容和熱量 組 分 G ( kmol/h) C( KJ/( kmol.℃)) Q(KJ/(h.℃)) CO CO2 H2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O 合 計 則出口氣體顯熱為： 340 106 kJ/h（3）氣體冷凝放熱計算分離器出口液相由甲醇及溶解在其中的氣體組成，由于溶解熱值很小而且不好確定，故忽略不計。 預精餾塔物料衡算 預塔進料衡算預塔進料（除回流液）包括粗甲醇、堿液和軟水三部分，其中粗甲醇的組成及流量見表24，堿液的加入量視精甲醇而定，由表24知，,故耗堿量為： 103 = kg/h 向預塔中加入堿液時是將氫氧化鈉配制成質量分數(shù)為5%的堿液加入，故加堿液時會帶入少量的水，堿液帶入的水量為：軟水加入量按粗甲醇的20%計，故軟水加入量為：= 現(xiàn)將預塔進料列為表格，見表31：表31 預塔進料及組成物 料 粗甲醇（kg/h） 堿液 （kg/h） 軟水（kg/h） 合計（kg/h） 甲醇（kg/h） 水（kg/h） 燒堿 （kg/h） 二甲醚（kg/h） 異丁醇（kg/h） 合計（kg/h） 預塔回流物料衡算預塔回流液與進料之比為3：4，塔頂溫度控制在68℃時，回流液中甲醇約占92%，水約占8%，不凝物二甲醚作為輕組分由塔頂餾出。 加壓塔進料衡算加壓塔進料的預后甲醇即為預塔塔釜出料，因此其流量及組成與預塔塔釜出料流量及組成相同，在此不做計算，具體見表216