【正文】 2） 投資 從表 3 中可以看出，雖然 NHD 的投資低于低溫甲醇洗，但其運行費用較高。 綜上所述和借鑒大型甲醇合成企業(yè)的經驗，（大型裝置不宜選用激冷式和冷管式），設計選用固定管板列管合成塔。 合成工序工藝操作條件 7 為了減少副反應，提高甲醇產率，除了選擇適當的催化劑外，選定合適的溫度、壓力、空速及原料組成也是很重要的?？账俚倪x擇需要根據每一種催化劑的特性，在一個相對較小的范圍內變化。由于液體混合物中所含組分的沸點不同，當其在一定溫度下部分氣化時，低沸點物在氣相中的濃度高于其在液相中的濃度，反之液相中高沸點物的濃度較高，這就改變了氣液兩相的組成。雙塔精餾工藝流程見下圖。隨著生產的強化，不僅消耗大幅度上升，而且殘液中的甲醇含量也大大超過了工藝指標。生產中加壓塔和常壓塔同時采出精甲醇，常壓塔的再沸器熱量由加壓塔的塔頂氣提供，不需要外加熱源。傳統的精餾塔在使用當中，由于自身結構復雜、操作困難，而且傳熱效果差，所以導致產品的質量存在很大的問題。 圖 3 氣化工藝流程 經研磨的干燥 粉煤由低壓氮氣送到煤的加壓進料系統，此系統包括常壓儲倉、變壓鎖斗和密相氣流床加料斗。沉降槽下部沉降物經壓濾機濾出并壓制成渣餅裝車外送。 H2S 富氣進入硫回收裝置。在加壓精餾塔塔底排出的甲醇水溶液送至常壓精餾塔。由反應（ 3）、（ 4）、（ 5）、（ 6）得出反應（ 2）、（ 7）生成的水分為； － － － 3－ 8 = kmol/h 由 于合成反應中甲醇主要由一氧化碳合成，二氧化碳主要發(fā)生逆變反應生成一氧化碳，且入塔氣中二氧化碳的含量一般不超過 5%，所以計算中忽略反應（ 2）。 表 19 變換氣組成 氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar 組成 % % % % % 氣量 m3/h 氣體 NH3 CH4 H2S COS 組成 % % % % 氣量 m3/h 水解氣和預變換氣組成的確定 在變換爐中 CO 的轉化率為 %，已知預變換氣中 CO 的百分率和變換氣中 CO的含量，設預變換氣為 x，則可得式： %（ %） = 解得 x= m3/h，即預變換氣氣量為 。 ∑Q1=∑（ G1Cm1Tm1） （ 2） 式中： G1——入塔氣各組分流量， m3/h； Cm1 ——入塔各組分的比熱容， kJ/（ ）； Tm1——入塔氣體溫度， k； ∑Q2=∑（ G2Cm2Tm2） （ 3） 式中： G2——出塔氣各組分流量 m3/h； Cm2 ——出塔各組分的熱容， kJ/（ ）； Tm2—— 出塔氣體溫度， k； ∑Qr= Qr1 +Qr2 +Qr3+ Qr4+ Qr5 +Qr6 （ 4） 式中： Qr Qr Qr Qr Qr5——分別為甲醇、二甲醚、異丁醇、甲烷、辛烷的生成熱， kJ/h； Qr6——二氧化碳逆變反應的反應熱， kJ/h Qr=Gr△ H （ 5） 式中： Gr——各組分生成量， kmol/h； △ H——生成反應的熱量變化， kJ/mol （ 2）入塔熱量計算 通過計算可以得到 ， 225℃ 時各入塔氣氣體的熱容，根據入塔氣各氣體組分量，算的甲醇合成塔入塔熱量如下表： 25 表 23 甲醇合成塔入塔熱量 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 熱容 kJ/（ ) 氣量 kmol /h 入塔熱量 kJ/（ ） 入塔熱量合計為 （ ） 所以 ∑Q1==（ 3）塔內反應熱的計算 忽略甲醇合成塔中的反應 (2)生成的熱量，按反應 (1) (3) (4) (5) (6) (7)生成的熱量如下表 : 表 24 甲醇合 成塔內反應熱 氣體 CH3OH ( CH3 )2O C4H9OH C8H18 CH4 CO 生成熱 kJ/mol － 生成量 kmol /h 反應熱 kJ/h － 反應熱合計 = kJ/h （ 4）塔出口氣體總熱量計算 表 25 甲醇合成塔出塔氣體組分熱容和熱量 氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar CH3OH 熱容 kJ/() 氣量 kmol/h 出塔熱量 kJ/() 氣體 CH4 （ CH3） 2O C4H9OH C18H18 H2O 合計 熱容 氣量 kmol/h 出塔熱量 kJ/() 出塔氣體溫度 255℃ 即 Q2==（ 5）全塔熱量損失的確定 全塔熱損失為 4%,即 Q3=(∑Q1 + ∑Qr)4%=(+) 26 4%=（ 6）沸騰水吸收熱量的確定 由公式 (1)可得 Q=∑Q1+∑Qr∑Q2∑Q3 =+=表 26 全塔熱平衡表 氣體 氣體顯熱 反應熱 損失熱 蒸汽吸收熱 合計 入塔氣體 kJ/h 。 用來發(fā)電的水解氣氣量 =水解氣－用來調節(jié) CO 濃度的水解氣氣量， 即 發(fā)電水解氣氣量 =－ = m3/h， 已知了水解氣和預變換氣的氣量和兩者的個組分含量，通過計算可得水解氣和預變換氣組成如下兩個表： 表 20 水解氣的組成 氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar 組成 % % % % % 氣量 m3/h 氣體 NH3 CH4 H2S COS 組成 % % % % 23 氣量 m3/h 表 21 預變換氣組成 氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar 組成 % % % % % 氣量 m3/h 氣體 NH3 CH4 H2S COS 組成 % % % % 氣量 m3/h 水煤氣的確定 由氣化工藝（原料煤為銅川煤）的氣化指標可以知道水煤氣組成為： H2 %；CO %； CO2 %； N2 %； Ar %； NH3 %； CH4 %； H2S %；COS %。 粗甲醇中的溶解氣體量 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： 表 6 1 噸粗甲醇中合成氣溶解情況 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 溶解量（ m3/t 粗甲醇） CO= = CO2 = = N2 = = Ar = = CH4 = = m3/h 即 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 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 則 粗甲醇中的溶解氣體量為： H2 = = 17 合成反應中各 氣體的消耗和生成情況 表 7 弛放氣組成 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 在（ 1）中合成反應消耗 CO：（ ＋ ） 消耗 H2： 2=在（ 3）中合成反應消耗 CO： kmol/h2 消耗 H2： 2=同理可得反應（ 4）、（ 5）、（ 6）、（ 7）中消耗原料氣的組分，結果如表 8 所示： 表 8 合成反應中消耗原料情況 消耗項 單位 消耗原料氣組分 CO CO2 H2 N2 Ar 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 由反應（ 1）可得反應中生成 CH3OH 與消耗 CO 量相同，即 ； 由反應（ 3 ）可得 反應中 生成（ CH3 ） 2O 量和 生成 H2O 的量 相同，即為 ； 同理可計算反應（ 4）、（ 5）、（ 6）、（ 7）中的生成物，結果如表 9 所示： 表 9 合成反應中生成物情況 生成項 單位 生成物組分 CH4 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH C18H18 H2O CO 反應（ 1） m3/h 反應（ 3） m3/h 反應（ 4） m3/h 反應（ 5） m3/h 18 反應（ 6） m3/h 反應（ 7） m3/h 表 10 其他情況原料氣消耗 消耗項 單位 消耗原料氣組分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 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 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： 表 11 新鮮氣組成 組分 單位 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 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）百分比保持在 %，反應過程中惰性氣體的量保持不變，（ N2 + Ar） =+%G，則 +=（ +%G） /% 解得 G=，即弛放氣的量為 ，由 G 可得到新鮮氣的量