【正文】 2的量：% = kmol/hH2的量：% = kmol/hCH4的量：% = kmol/hN2的量：% = kmol/h由計算得到循環(huán)氣的流量及組成，列于表210中：表210 循環(huán)氣的流量及組成組 分 CO H2 CO2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O 合計 kg/h Wt% kmol/h mol% 計算示例，計算方法與弛放氣流量組成的計算方法大體一致。 二甲醚和異丁醇的比熱容沒有經(jīng)驗計算公式，故需查得，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220℃及250℃下的比熱容分別為：Ci(CH3)2O = kJ/(kmol ℃) ； Co(CH3)2O = kJ/(kmol ℃) ； CiC4H9OH kJ/(kmol ℃) ； CoC4H9OHO= kJ/(kmol ℃) 合成塔熱量衡算（1）、入塔氣熱量入塔氣熱量計算公式為: ∑Q 入塔氣 ∑（G入塔氣Cmλ Tmλ） 式中：G入塔氣——入塔氣各組分流量，kmol/h；Cmλ——入塔各組分的比熱容，kJ/（kmol . ℃）；Tmλ——入塔氣體溫度，℃；將合成塔進口氣體的摩爾流量（見表211）及比熱容列于表217中： 表217 合成塔單位溫度入塔熱量組 分 G ( kmol/h) C( KJ / ( kmol.℃)) Q(KJ/(h.℃))CO CO2 H2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O 合計 105故入塔氣溫度為220℃時入塔總熱量為： KJ/h（2）、出塔氣熱量衡算合成塔出口氣體的摩爾流量（見表212）及比熱容列于表218中，具體見表218。表225 粗甲醇中各組分冷凝熱及比熱組 分 CH3OH ( CH3 )2O C4H9OH H2OC( KJ/( kmol.℃)) △H( KJ/kmol) 由粗甲醇的流量（見表24）及冷凝熱即可求出分離器出口氣體冷凝時放出的熱量，具體見表226表226 氣相冷凝放熱衡算表 組 分 G ( kmol/h) △H( KJ/kmol) Q(KJ/(h.℃)) CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O 合 計 106即氣相冷凝放出的潛熱為 Q潛 = 106 kJ/h（4） 水冷器出口液相顯熱計算水冷器出口液相即為冷凝下來的液體，其各組分流量、比熱均已知道，易求得其放熱量，具體見表227 表227 水冷器出口液相各組分熱容和熱量組 分 G ( kmol/h) C( KJ/( kmol.℃)) Q(KJ/(h.℃)) CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O 合 計 則粗甲醇帶出的熱量為： 40 105 kJ/h（5） 水冷器熱損計算水冷器熱量損失按水冷器入熱的5%計算，水冷器入熱包括入水冷器氣體帶入的顯熱及氣體冷凝放熱，故水冷器損失熱量為：Q損（Q入+ Q潛）5% =（106 + 106）5% = 105 kJ/h （6） 冷卻水移熱量計算由水冷器熱平衡方程可得：Q冷卻水 Q入 + Q潛 Q出 Q液 Q損 106 + 106 106 105 105 106KJ / h假設(shè)入口冷卻水溫度25℃，出口冷卻水溫度40℃，KJ / ( kmol.℃),則冷凝器所需要的冷卻水的量為：綜上，得到水冷器器的熱平衡，將數(shù)據(jù)列于表228表228 冷凝器熱量平衡表 氣 體 帶入熱量（kJ/h） 帶出熱量（kJ/h）氣體顯熱 106 106 粗甲醇冷凝熱 106 粗甲醇帶出熱 105熱損失 105冷卻水移出熱 106合 計 107 107第三章 精餾工段工藝計算 精餾工段物料衡算此次設(shè)計，粗甲醇精餾采用雙效法三塔精餾工藝，此流程預(yù)塔的作用是除去其中以二甲醚為主的輕組分，第一精餾塔加壓和第二精餾塔常壓均采出產(chǎn)品。 加壓塔塔釜物料衡算加壓塔塔釜采出物料為絕大部分水、部分甲醇及全部異丁醇和燒堿。預(yù)塔塔頂采出的輕組分為二甲醚， kg/h。各組分氣體的分壓已求出，故由上述經(jīng)驗公式知5MPa、160℃下的熱容值：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160℃下的比熱容分別為：C(CH3)2O = kJ/(kmol ℃)； CC4H9OHO = kJ/(kmol ℃)故由公式∑Q ∑（Gi Ci △T），即可求出出口氣放出的熱量，具體見表222表222 出口氣熱容及放熱量組 分 G ( kmol/h) C( KJ / ( kmol.℃)) Q(KJ/(h.℃))CO CO2 H2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O C4H9OH 合計 105合成塔出口氣溫度下降至：℃由于熱容隨溫度的變化不是很大，故合成塔出口氣帶入的熱量粗略的估算為：kJ/h熱損失按入熱3%計算，則熱量損失為：KJ/h則合成塔出口氣帶出的熱量粗略的估算為：KJ/h綜上，得到預(yù)熱器的熱平衡，將數(shù)據(jù)列于表223表2 23 熱器熱量平衡表氣 體 帶入熱量（kJ/h） 帶出熱量（kJ/h）合成塔出口氣 107 106原料氣 107熱損失 105合 計 107 107 水冷器熱量的計算 合成塔出口氣與原料氣換熱后溫度降至70℃，接著再經(jīng)過水冷器降溫至40℃，使其中的粗甲醇冷凝下來。粗甲醇泄壓后，溶解在其中的氣體（除二甲醚）可認(rèn)為全部釋放，液相粗甲醇即為設(shè)計任務(wù)規(guī)定的粗甲醇（具體見表24），進入到精餾工段進行精制；放空的氣相即為溶解在粗甲醇中的氣體（具體見表26）。利用惰性氣體在循環(huán)氣中的含量i來建立兩個方程式：nK + mK = i （27）CK + hK + KK = 1—i （28）聯(lián)立上述八個方程，得到兩個輔助變量D、B：上例各式中的符號意義：V——生成一噸粗甲醇的氣體總體積，kmol/h；N——氮量，kmol/h；n——氮氣含量，V%Ku——參加反應(yīng)的CO2的量，kmol/h；K——CO2量，kmol/h；k——CO2含量，V%；M——甲烷的生成量，kmol/h；m——甲烷含量，V%；H——氫氣量，kmol/h；h——氫氣含量，V%；C——CO的量，kmol/h；c——CO含量，V%；L——甲醇量，kmol/h；A——二甲醚量，kmol/h；I——異丁醇的量，kmol/h；W——生成的水量，kmol/h ；i——循環(huán)氣中氮氣的百分?jǐn)?shù)，V%；符號腳注表示：P——產(chǎn)物； K——循環(huán)氣； F——新鮮氣；i的經(jīng)驗范圍值為15% ～ 25%，取i = 20%，則 根據(jù)經(jīng)驗，設(shè)循環(huán)氣中二氧化碳的含量=%，由此知循環(huán)氣中氮氣含量為：%由（27）式知，mk =i=% =%馳放氣的量: 新鮮氣加入量: kmol/hLurgi工藝新鮮氣與循環(huán)氣之比為1: 5，故循環(huán)氣的量為：5 VF = = ；甲烷的生成量： 進行逆變換反應(yīng)消耗的CO2的量： kmol/h新鮮原料氣中一氧化碳的量 解得循環(huán)氣中一氧化碳的含量：CK =%由（29）式 CK + + kK = 1i 帶入數(shù)據(jù)知循環(huán)氣中氫氣的含量： = %由于此物料衡算方法選用試差法，故需要核算。一般在正常操作條件下, 106 kJ(折蒸汽約1噸左右)。預(yù)精餾塔中的操作與雙塔流程相仿，經(jīng)預(yù)蒸餾后的甲醇混合液用泵壓送入第一加壓主精餾塔，其再沸器用低壓蒸汽加熱，—，塔頂蒸汽引入第二常壓主精餾塔底再沸器，蒸汽冷凝熱作為第二塔操作熱源。塔頂取出的氣體包括不凝性氣體、輕組分、水蒸氣以及甲醇。如果多次這樣進行下去，將最終在液相中留下基本上是高沸點的組分，在氣相中留下的基本上是低沸點組分。換熱后的甲醇進入水冷器與冷卻水進行換熱，換熱后粗甲醇冷凝下來，經(jīng)甲醇分離器到達粗甲醇貯槽。 甲醇合成工藝流程簡介甲醇合成的前期工藝與合成氨相似，首先進行合成氣的生產(chǎn)，合成氣經(jīng)脫硫、變換脫碳后處理后進行甲醇合成。內(nèi)件是由催化刑筐和換熱器兩部分組成。在國外對于煤的氣化，目前已工業(yè)化的煤氣化爐有柯柏斯—托切克(KoppersTotzek)、魯奇(Lurgi)及溫克勒(Winkler)三種。甲醇的合成是在高溫、高壓、催化劑存在下進行的，是典型的復(fù)合氣—固相催化反應(yīng)過程。天然氣與石腦油的蒸汽轉(zhuǎn)化需在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價很高的轉(zhuǎn)化爐中進行。另外，甲醇汽油可直接利用現(xiàn)在所有中石油和中石化的輸配系統(tǒng)進行快速推廣，推廣渠道會相對便捷一些，推廣成本也非常小。專家認(rèn)為，首先必須開拓甲醇作為車用燃料的用途， 即發(fā)展甲醇汽車才能使甲醇取得較好的經(jīng)濟效益。出現(xiàn)這種局面的原因，一是甲醇傳統(tǒng)消費領(lǐng)域，如甲醛、醋酸等產(chǎn)品的產(chǎn)量穩(wěn)步提升，對甲醇的需求量逐步增加