【文章內容簡介】 ~14%，以排除乙醇和高級醇以及其他雜質。如果塔釜水的含量超過 50%，則乙醇在塔底得不到濃縮，而在塔內上升，這時除在塔釜采出一部分外，還需要在塔下部分適當的位置（高級醇類 濃縮處）側線進行采出，以排除乙醇和高級醇類及有機雜質。 如果進第三精餾塔 13 的物料中輕組合含量很少，且可以忽略計時，其塔頂餾出物中甲醇含量最少為 %，溫度為 55~80，在冷凝器 15 中全部冷凝。冷凝液分為兩部分，其比例為（ 4~5）： 1 大部分返回塔內回流，小部分采出，即為成品甲醇另一種情況，如果金塔 13 物料中含有比較多的輕組分雜質，則冷凝液的絕大部分返回塔頂回流，而少量（約占冷凝量%~%）返回塔 5 的中部，再去除輕組分雜質。這時由塔 13 頂部向下的系第 4~6 塊板采出精甲醇，采出兩一般與回流量的質 量比為 1： (4~5) . 二、 甲醇生產的物料平衡計算 . 反應器物料平衡計算 已知：年產 100000 噸精甲醇，每年以 300 個工作日計。 精甲醇中甲醇含量 (wt)： % 粗甲醇組成 (wt)： [Lurgi 低壓合成工藝 ] 甲醇： % 輕組分 [以二甲醚 (CH3)2O 計 ]： % 重組分 [以異丁醇 C4H9OH 計 ]： % 水： % 所以：時產精甲醇： 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 3 8 8 8 .8 93 0 0 2 4? ?? Kg/h 時產粗甲醇： 1 3 8 8 8 . 8 9 9 9 . 9 5 % 1 4 7 8 5 . 3 39 3 . 8 9 %? ? Kg/h 根據粗甲醇組分，算得各組分的生成量為： 甲醇 (32)： Kg/h 二甲醚 (46)： Kg/h kmol/h Nm3/h 異丁醇 (74)： Kg/h kmol/h Nm3/h 水 (18)： Kg/h kmol/h Nm3/h 合成甲醇的化學反應為： 年產 10 萬噸甲醇生產的初步設計 11 ① 主反應： CO+2H2? CH3OH+ KJ/mol ② 副反應： 2CO+4H2? (CH3)2O+H2O+ KJ/mol ③ CO+3H2? CH4+H2O+ KJ/mol ④ 4CO+8H2? C4H9OH+3H2O+ KJ/mol ⑤ CO2+H2? CO+ KJ/mol 生產中，測得每生產 1 噸粗甲醇生成甲烷 Nm3,即 kmol，故 CH4每小時生成量為： ? = Nm3，即 kmol/h， Kg/h。 忽略原料氣帶入份，根據 ②、③、④得反應⑤生成的水的量為：? = kmol/h，即在 CO 逆變換中生成的 H2O 為 kmol/h，即 Nm3/h。 MPa， 40℃時各組分在甲醇中的溶解度列表于表 21 表 21 ， 40℃時氣 體在甲醇中的溶解度 組分 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 溶解度 Nm3/t 0 Nm3/h 0 據測定： 35 ℃時液態(tài)甲醇中釋放 CO、 CO H2等混合氣中每 立方米含 g 甲醇，假定溶解氣全部釋放，則甲醇擴散損失為： (++++)? = kg/h 即 ， Nm3/h。 根據以上計算，則粗甲醇生產消耗量及生產量及組成列表 22。 表 22 甲醇生產消耗和生成物量及組成 消耗 方式 單 位 消耗物料量 生成物料量 合計 CO H2 CO2 N2 CH4 CH3OH C4H9OH (CH3)2O H2O 消耗 生成 ①式 kmol 434.03 6 434.03 年產 10 萬噸甲醇生產的初步設計 12 Nm3 9722.22 1944 9722.22 2916 9722.22 ②式 kmol 4 Nm3 6 36 ③式 kmol 7 7 Nm3 77 54 111.777 111.777 31 54 ④式 kmol 2 6 Nm3 4 7 ⑤式 kmol 83 3 83 83 Nm3 956.13 3 956.13 956.13 3 3 氣體溶解 Nm3 0 1 04 8 擴散損失 Nm3 0 2 11 合計 Nm3 1866 4019 961.603 04 110.769 1944 1101.933 5982 2068 消 %( 年產 10 萬噸甲醇生產的初步設計 13 耗組成 v) 1 7 008 生成質量 kg 2775 873.70 2868 生產工藝及主要設備計算 工藝計算作為化工工藝設計，工藝管道，設備的選擇及生產管理，工藝條件選擇的主要依據，對平衡原料，產品質量，選擇最佳工藝條件，確定操作控制指標，合理 利用生產的廢料，廢氣，廢熱都有重要作用。 反應器的設計計算 反映其出口甲醇質量流量 m=統(tǒng)計催化劑 時空產率 催化劑裝填量為 179。 合成塔催化劑裝填系數為 則合成塔體積 V=179。 根據經驗 取塔高徑比為 H/D=5： 1 V= 24D? H= 24D? 5h 則 D= 圓整后 D= 則 H=5 =9m 壁厚計算 Pc=（ ~） Pw= 通體材料通用 16MnR 計算壁厚 ? ?PcPcDit ?? ??? 2= 52 ???? ? mm 腐蝕余量 C2 =2mn 年產 10 萬噸甲醇生產的初步設計 14 設計厚度 2Cd ???? =+2= 鋼板負偏差 C1 = 名義厚度 mmCdn ???????? ?? 有效厚度 ??????? CCne ?? mm 設備總重約 m= 4 22 ????? ）（? 初值設定：反應器進口溫度 220℃ 反應器進口 VAc質量分數 0反應器出口 VAc質量分數 反應器出口 VAc 質量分數 計算結果：催化劑填充高度 5m 反應管長度 7m 其他設計 反應列管： ?? （外徑為 38mm）反應管根數： 3536 2 ??rA 反應管排布 [11] 反應器列管的布置與普通換熱器有很大不同。首先，管束中央水循環(huán)受阻，傳熱惡化，溫度分布不均，故此區(qū)域不布管；其次，反應管的排管把整個管板按 30℃劃分為 12個區(qū)間，整個管板由一個 30176。區(qū)間陣列而成。 取管間距為 50mm，中央不布管區(qū)域直徑 1000mm，實際排管 3536 根。 另，取管板厚度 14mm。 氣體分布板設計 [7] 氣體分布板的形式 工業(yè)應用的氣體分布板形式很多，主要有直流 式、測流式、填充式、短管式，以及無分布板的漩流式等。 工業(yè)應用的氣體分布板形式很多，主要有直流式、測流式、填充式、短管式，以及無分布板的漩流式等。 此反應器選用側縫式錐帽分布板， 1分布板的壓降 分布板的壓降 )(Papd? 可用下式表達： 222??? up gd ?? （ ） 式中 u—— 操作孔速， sm/ ； ?—— 分布板的開孔率； ?—— 分布板的阻力系數，一般為 ～ ，對于側縫帽分布板為 2。 g? —— 氣體密度， 3/mkg 。 年產 10 萬噸甲醇生產的初步設計 15 理想的氣體分布板壓