【正文】 63 34 92 m ol 32 68 81 .9 m ol 21 79 21 2 .5 m ol 13 49 0. 8k g? ? ? 產(chǎn)物氣中 H2： 14232453 .6m ol 35957 ol 143828 ol 919 84 72 .5 m ol 18 39 6 .9 5k g? ? ? ? 產(chǎn)物氣中 H2O: 40 12 1 .1 6m ol 44 12 90 .6 m ol 32 68 81 .9 m ol 8 08 29 3 .6 6m ol 14 54 9 .3 kg? ? ? ? 產(chǎn)物氣中 CH4： 13 0752 .8m ol 38 0095 .2m ol 51 0848m ol 8173 .57kg? ? ? 表 產(chǎn)物氣體組成表 輸入 輸出 物料名稱 質(zhì)量 （ kg） 物料名稱 質(zhì)量 （ kg） CO CO CO2 CO2 H2 H2 O2 O2 28 N2 N2 H2O H2O CH4 CH4 CH3OH C4H9OH CH3OCH3 總計(jì) 總計(jì) 能量衡算 ，又知進(jìn)合成塔溫度 275℃ ，出合成塔溫度 150℃ 公式 Q=CM△ T 表 各物質(zhì) 150275 的 平均 比熱容表 比熱容（ kJ/kg*℃ ) 比熱容（ kJ/kg*℃ ) CO H2O CO2 CH3OH H2 C4H9OH O2 CH3OCH3 N2 CH4 進(jìn)入合成塔中 CO 的能量 : 7115934 .9 275 2 .40391 1 0 K J? ? ? ? 進(jìn)入合成塔中 CO2的能量： 627873 .6 275 5 .0054 1 0 K J? ? ? ? 進(jìn)入合 成塔中 H2的能量： 728464 .9 1 275 7 .92961 1 0 K J? ? ? ? 29 進(jìn)入合成塔中 O2的能量： 667 57 .2 5 0. 65 3 27 5 1 .2 13 1 0 K J? ? ? ? 進(jìn) 入合成塔中 N2 的能量： 647 89 .2 0. 74 5 27 5 0. 98 1 1 0 K J? ? ? ? 進(jìn)入合成塔中 H2O 的能量： 6722 .2 4 .312 275 1 0 K J? ? ? ? 進(jìn)入合成塔中 CH4的能量： 66081 .5 1 .7 0 275 2 .843 1 0 K J? ? ? ? 進(jìn)入合成塔的總熱量為 =108KJ 從合成塔流出的 CO 的熱量： 661 017 .95 15 0 6 .9 1 0 K J? ? ? ? 從合成塔流出的 CO2的熱量： 613 49 0. 8 15 0 0. 65 3 1 .3 21 1 0 K J? ? ? ? 從合成塔流出 的 H2的熱量： 718 39 6 .9 5 15 0 1 0. 13 2 .7 95 1 0 K J? ? ? ? 從合成塔流出 的 O2的熱量： 66757 .25 15 0 1 0 KJ? ? ? ? 從合成塔流出 的 N2的熱量： 64789 .2 15 0 1 0 KJ? ? ? ? 從 合成塔流出 的 H2O 的熱量： 614549 .3 15 0 4 .312 9 .41 1 0 K J? ? ? ? 從合成塔流出 的 CH4的熱量： 68173 .57 1 .7 0 15 0 2 .084 1 0 K J? ? ? ? 從合成塔流出的 CH3OH 的熱量 ： 7523 01 .1 15 0 2 .48 1 .946 1 0 K J? ? ? ? 從合成塔流出的 C4H9OH 的熱量： 63628 .4 15 0 2 .44 1 .328 1 0 K J? ? ? ? 從合成塔流出的 CH30CH3的熱量 ： 67518 .3 15 0 2 .36 2 .661 1 0 K J? ? ? ? 由上可知： 出合成塔的總熱量 = 107KJ 熱損耗 =進(jìn)入 合成塔的總熱量 出合成塔的總熱量 8 7 ? 7 1 .142 1 0 7 .23 09 1 0 7 .1891 1 0 K J? ? ? ? ? ? 30 第四章 結(jié)論 低壓法合成甲醇的影響因素 溫度對(duì) CH3OH 合成的影響 在甲醇合成過(guò)程中，溫度對(duì)反應(yīng)混和物的平衡和速率都有很大的影響。催化劑由惰性材料支撐，分成數(shù)段。此塔一般為板式塔，約為 40～ 50 塊塔板。 2CO→ CO2+C ②連串副反應(yīng) 2CH3OH→ CH3OCH3+H2O CH3OH+n CO+2nH2→ CnH2n1CH2OH+H2O CH3+nCO+2（ n1） H2→ CnH2n1COOH+nH2O 這些副反應(yīng)的產(chǎn)物還可以進(jìn)一步發(fā)生脫水、縮合、?；蛲确磻?yīng)，生成烯烴、酯類、酮類等副產(chǎn)物。 （ 2） 焦油、鹵化物等有害物質(zhì)的 脫除 對(duì)煤氣中的煤焦油蒸汽、鹵化物、堿金屬的化合物、砷化物、 NH3和 HCN 等有害物質(zhì)，目前的脫除方法主要是濕法洗滌。激冷室內(nèi)保持相當(dāng)高的液位。 3 工藝技術(shù)成熟，流程簡(jiǎn)單，設(shè)備布置緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)率高。加氫氣化反應(yīng) 5 只在生產(chǎn)城市煤氣中應(yīng)用，這些反應(yīng)在常壓移動(dòng)床氣化爐內(nèi)比較常見(jiàn)。它是一種并流氣化，用氣化劑將粒度為 100um以下的煤粉帶入氣化爐內(nèi)，也可將煤粉先制成水煤漿，然后用泵打入氣化爐內(nèi)。 4 作為冶金還原氣 煤氣中的 CO 和 H2具有很強(qiáng)的還原作用。爐襯為水冷壁（ Membrame Wall），總重 500t。 3 氣流床氣化 氣流床氣化是一種 并流式氣化。氣化爐壓力（ ～ ） MPa，氣化反應(yīng)溫度（ 800～ 900）℃，固態(tài)排渣，氣化爐已定型（ MK1～ MK－ 5），其中 MK－ 5 型爐，內(nèi)徑 ，投煤量（ 75～ 84）噸 /h，粉煤氣產(chǎn)量（ 10～ 14）萬(wàn) m3/h。 新型煤化工生產(chǎn)采集用煤轉(zhuǎn)化高新技術(shù)，在能源梯級(jí)利用、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面對(duì)不同工藝優(yōu)化集成，提高了整體經(jīng)濟(jì)效益。其中二甲醚不僅從合成氣經(jīng)甲醇制汽油、低碳烯烴的重要中間體，而且也是多種化工產(chǎn)品的重要原料。根據(jù)生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品的不同，主要分為煤焦化、煤氣化和煤液化三條產(chǎn)品鏈。 2 新型煤化工內(nèi)容簡(jiǎn)介 8 第二章 煤炭氣化原理 18 甲醇的性質(zhì) 關(guān)鍵詞： 煤氣化 ，低壓法， 甲醇 2 第一章 緒論 煤化工是以煤炭為主要原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品的行業(yè)。 現(xiàn)在，隨著氣化生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以生產(chǎn)含氧燃料為主的煤炭氣化合成甲醇、二甲醚，有廣闊的市場(chǎng)前景。 3 高新技術(shù)及優(yōu)化集成。 （ 2）魯奇氣化爐 30 年代德國(guó)魯奇（ Lurgi）公司開(kāi)發(fā)成功固定床連續(xù)塊煤氣化技術(shù)，由于其原料適應(yīng)性較好，單爐生產(chǎn)能力較大，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)可用于生產(chǎn)燃料氣、合成氣和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，特別用于中小氮肥廠替代間歇式固定床氣化爐，以煙煤替代無(wú)煙煤生產(chǎn)合成氨原料氣，可以使合成氨成本降低 15%～20%，具有廣闊的發(fā)展前景。 （ 3） Shell 氣化爐 Shell 氣化爐殼體直徑約 ， 4 個(gè)噴嘴位于爐子下部同一水平面上 ，沿圓周均勻布置，借助撞擊流以強(qiáng)化熱質(zhì)傳遞過(guò)程，使?fàn)t內(nèi)橫截面氣速相對(duì)趨于均勻。 3 作為化工合成和燃料油合成原料氣 隨著合成氣化工和碳－化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以煤氣化制取合成氣，進(jìn)而直接合成各種化學(xué)品的路線已經(jīng)成為現(xiàn)代煤化工的基礎(chǔ)，主要包括合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及合成液體燃料等。 3 氣流床氣化。 加氫反應(yīng)和甲烷化反應(yīng)是放熱反應(yīng)和體積縮小的反應(yīng)，加壓和低溫有利于反應(yīng)的進(jìn)行，常壓和高溫對(duì)甲烷的生成都不利。 2 與干粉煤進(jìn)料相比，更安全和容易控制。激冷室內(nèi)有和燃燒室連為一體的下降管，下降管的頂部設(shè)有激冷環(huán)，噴出的水沿下降管流下形成一下降水膜 ，這層水膜可避免由燃燒室來(lái)的高溫氣體中夾帶的熔融渣粒附著在下降管上。但它只能用來(lái)處理溫度不高的氣體，排出的廢液或廢漿尚需二次處理。 ①平行副反應(yīng) CO+3H2→ CH4+H2O 2CO+2H2→ CH4+CO2 4CO+8H2→ C4H9OH+3H2O 2CO2+4H2→ CH3OCH3+H2O 當(dāng)有金屬鐵、鈷、鎳等存在時(shí)，還可能發(fā)生生碳反應(yīng)。 21 粗甲醇首先進(jìn)入脫輕組分塔，塔頂分出輕組分，經(jīng)冷凝后回收其中所含甲醇，不凝氣放空。圖是冷激式絕熱反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，反應(yīng)器主要由塔體、氣體噴頭、氣體進(jìn)出口、催化劑裝卸口等組成。 [6] 24 物料衡算 (1) 計(jì)算范圍：反應(yīng)器 (2) 主反應(yīng)： CO+2H2? CH3OH CO2+3H2? CH3OH+H2O 副反應(yīng)： CO+3H2? CH4+H2O 4CO+8H2? C4H9OH+3H2O 2CO+4H2? CH3OCH3+H2O (3) 計(jì)算任務(wù)：合 成氣消耗量和產(chǎn)物量 ： 甲醇的產(chǎn)率為： 40% C4H9OH： 6% CH3OCH3 10% CH4： 4% (4) 基準(zhǔn)： 年工作時(shí)： 8000h 400000t? 1000kg? 8000h=50000kg/h 以 1h 為基準(zhǔn)（以下計(jì)算不再寫 h1） (5)選擇數(shù)據(jù)。 如果采用較高的空速，催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度雖可以提高，但增大了預(yù)熱所需要的傳熱面積，出塔氣熱能利用價(jià)值降低，增大了循環(huán)氣體的動(dòng)力消耗，并且由于氣體中反應(yīng)產(chǎn)物的濃度降低，增大了分離反應(yīng)產(chǎn)物的費(fèi)用。排放氣體計(jì)量公式如下： V放空≈ (V新鮮 I 新鮮 /I 放空 ) 式中： V放空 —— 放空氣體的體積， m3/h V新鮮 —— 新鮮氣的體積， m3/h I 放空 —— 放空氣中惰性氣體含量， % I 新鮮 —— 新鮮氣中惰性氣體含量， % 甲醇合成催化劑以及催化劑對(duì)甲醇合成的影響 在大量工作的基礎(chǔ)上，人們逐步認(rèn)識(shí)到，在各種不同的催化劑中，只有含氧化鋅或氧化銅的催化劑才具有實(shí)際意義。在汽油中添加 15％以下的甲醇可明顯地改善排放尾氣的污染物含量，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)也無(wú)需做較大的變動(dòng)，油耗亦無(wú)明顯變化，未充分燃燒的甲醇與甲醛在排放的尾氣中增加亦不明顯。我永遠(yuǎn)銘記父母的養(yǎng)育之恩。 隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，今后國(guó)際市場(chǎng)對(duì)甲醇的需求仍將保持一定的增長(zhǎng)勢(shì)頭。循環(huán)氣中的惰性氣體的增多會(huì)降低 CO、 CO H2的有效分壓，對(duì) CH3OH 的合成不利，而且增加了壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗。如 ZnCr 催化劑由于其活性溫度較高 (350420℃ )，要實(shí)現(xiàn) CH3OH 合成必須在 25 MPa 以上，因此， ZnCr 催化劑的操作壓力一般要求為 2535MPa；而銅基催化劑由于其活性溫度為 230290℃，甲醇合成壓力也要求較低，采用銅基催化劑可在 5 MPa 的低壓下操作，但是低壓操作也存在一些問(wèn)題，當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模更大時(shí)，低壓流程的設(shè)備與管道顯得龐大，而且對(duì)熱能的回收不利，因此發(fā)展了壓力為 10MPa 左右的甲醇合成中壓法。 列管式等溫反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是溫度易于控制，單程轉(zhuǎn)化率較高，循環(huán)氣量小， 能量利用較經(jīng)濟(jì)，反應(yīng)器生產(chǎn)能力大，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊。 ⑥便于操作控制和工藝參數(shù)調(diào)節(jié)。為防止情性氣體積累，將部分循環(huán)氣放空。這種方法是 70 年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的合成甲醇方法。 旋風(fēng)分離器利用含塵氣流做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的對(duì)塵粒的離心力，將塵粒從氣流中分離出來(lái)。具有配置簡(jiǎn)單，便于操作管理，粗煤氣中的水蒸氣量能滿足變換工段要求的特點(diǎn)。 德士古煤氣化法原料煤種廣泛，可利用劣質(zhì)煤，只要灰熔點(diǎn)較低即可，碳轉(zhuǎn)化率為 %—— %，且爐內(nèi) 耐火材料可以連續(xù)使用兩年。該過(guò)程中，也可用空氣代替氧氣