【文章內(nèi)容簡介】 再生，然后循環(huán)使用。合成塔中填充CuOZnOAl2O3催化劑，于5MPa壓力下操作。由于強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，必須迅速移出熱量，流程中采用在催化劑層中直接加入冷原料的冷激法，保持溫度在240～270℃之間。經(jīng)合成反應(yīng)后，%～4%（體積），送入加熱器（11）以預(yù)熱合成氣，塔（10）釜部物料在水冷器（12）中冷卻后進(jìn)入分離器（13）。粗甲醇送中間槽（14），未反應(yīng)的氣體返回循環(huán)壓縮機(jī)（9）。為防止惰性氣體的積累，把一部分循環(huán)氣放空。粗甲醇中甲醇含量約80%，其余大部分是水。此外，還含有二甲醚及可溶性氣體，稱為輕餾分。水、酯、醛、酮、高級(jí)醇稱為重餾分。以上混合物送往脫輕組分塔（16），塔頂引出輕餾分，塔底物送甲醇精餾塔（20），塔頂引出產(chǎn)品精甲醇，塔底為水，接近塔釜的某一塔板處引出含異丁醇等組分的雜醇油。%（質(zhì)量）。、德國Lurgi低壓合成甲醇的工藝流程德國Lurgi公司于1971年開發(fā)了以天然氣為原料的低壓法工藝。該方法采用管殼式反應(yīng)器，在銅基催化劑及在200～300℃、～ 下合成甲醇。是目前工業(yè)上廣泛采用的一種甲醇生產(chǎn)方法。天然氣經(jīng)脫硫后送入蒸汽轉(zhuǎn)化爐。天然氣在銅基催化劑作用下，轉(zhuǎn)化為含CO、COH2和惰性氣體的合成氣，轉(zhuǎn)化后的合成氣與未轉(zhuǎn)化的進(jìn)料氣一起進(jìn)入純氧自熱式轉(zhuǎn)化爐中，℃下，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，得到甲醇合成氣。合成氣經(jīng)冷卻后，進(jìn)入合成氣/循環(huán)氣透平壓縮機(jī)，～，進(jìn)入管殼式合成氣反應(yīng)器。反應(yīng)器內(nèi)裝有銅基催化劑。合成氣在銅基催化劑的作用下，反應(yīng)生成甲醇。合成甲醇的反應(yīng)熱用來產(chǎn)生高壓蒸汽，并作為透平壓縮機(jī)的動(dòng)力。反應(yīng)器出口的粗甲醇?xì)怏w經(jīng)換熱、冷卻、使粗甲醇冷凝分離。冷凝的粗甲醇送入精制塔精制。Lurgi公司的低壓法合成甲醇工藝的優(yōu)點(diǎn)是：（1）采用列管式等溫反應(yīng)器，管內(nèi)填充催化劑，水在管間沸騰，反應(yīng)熱以高壓蒸汽的形式被帶走，用于驅(qū)動(dòng)透平壓縮機(jī)。由于填充催化劑的管外被沸騰水所包圍，因此催化劑溫度分布均勻。反應(yīng)器在低負(fù)荷或短時(shí)間局部超負(fù)荷時(shí)也能安全操作，催化劑不至于發(fā)生過熱反應(yīng)；（2）催化劑熱穩(wěn)定性高，溫度在200℃以上時(shí)，催化劑活性和選擇性并沒因此而降低；（3）列管式反應(yīng)器在經(jīng)濟(jì)上有較大的優(yōu)勢，即反應(yīng)熱在反應(yīng)溫度下被導(dǎo)出，～ （35～55atm）的蒸汽。第3章 甲醇生產(chǎn)的物料衡算、所需觸媒容積的物料衡算、所需觸媒容積的物料衡算式中： ——粗甲醇的量，kg/h ——空間速度，40000 ——觸媒容積， 3 ——合成塔出口甲醇容積百分?jǐn)?shù)，3% ——合成塔人口甲醇容積百分?jǐn)?shù)，%設(shè)甲醇合成部分的生產(chǎn)能力為每年5萬噸甲醇，每年為330個(gè)工作日時(shí)，其生產(chǎn)能力為:kg/h考慮到副反應(yīng)，便可由方程式確定. （式中32為甲醇的分子式）∴所需觸媒容積 合成塔的數(shù)目： 、粗甲醇合成循環(huán)的物料衡算計(jì)算參考《甲醇生產(chǎn)技術(shù)及進(jìn)展》假定粗甲醇的組成：粗甲醇組成： 甲醇 二甲醚 異丁醇 水Wt% 90 將粗甲醇中各組分含量分別與不同單位列表于下表粗甲醇中各組分含量31成分Wt%Kg/hKmol/hN m3/hV%分子式甲醇9032二甲醚46異丁醇74水18總計(jì)100100—解：甲醇每小時(shí)產(chǎn)量 90%=每小時(shí)產(chǎn)甲醇的物質(zhì)的體積 每小時(shí)產(chǎn)純甲醇的體積 = N m3/h每小時(shí)產(chǎn)甲醇的體積分?jǐn)?shù) 設(shè)新鮮氣組成為： CO2 CO H2 CH4 N2 % % % % %設(shè)水冷器循環(huán)組成：CO2 CO H2 CH4 N2 % % % % %解：水冷器循環(huán)氣組成：CO2 % 查《化工工藝設(shè)計(jì)思考習(xí)題集》圖1 m3氣體/噸甲醇CO %查《化工工藝設(shè)計(jì)思考習(xí)題集》圖2 m3氣體/噸甲醇H2 %查《化工工藝設(shè)計(jì)思考習(xí)題集》圖3 m3氣體/噸甲醇CH4 %查《化工工藝設(shè)計(jì)思考習(xí)題集》圖1 m3氣體/噸甲醇N2 %查《化工工藝設(shè)計(jì)思考習(xí)題集》圖2 m3氣體/噸甲醇粗甲醇中溶解的氣體各組分含量32組分N m3/tV%Kg/tWt%Kg/h二氧化碳一氧化碳11氫氣甲烷615氮?dú)饪傆?jì)40100100解：1每噸粗甲醇中溶解CO2量為： 100%=%每噸粗甲醇中溶解CO2的質(zhì)量： 44=（粗）每噸粗甲醇中溶解CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 100%=%每小時(shí)溶解CO2的體積 N m3/t= N m3/h每小時(shí)溶解CO2的質(zhì)量 =每小時(shí)溶解CO2的物質(zhì)的量 =2每噸粗甲醇中溶解CO的體積為 100%=11% 每噸粗甲醇中溶解CO的質(zhì)量 （粗） 每噸粗甲醇中溶解CO質(zhì)量分?jǐn)?shù) 100%=% 每小時(shí)溶解CO的體積 N m3/t= N m3/h 每小時(shí)溶解CO的質(zhì)量 （粗）= 每小時(shí)溶解CO的物質(zhì)的量 =1噸粗甲醇中各組分含量 甲醇質(zhì)量含量 1000=900kg/t 甲醇體積含量 900=630 N m3/t 二甲醚質(zhì)量含量 1000kg= 二甲醚體積含量 = N m3/t 異丁醇質(zhì)量含量 %= 異丁醇體積含量 = N m3/t 水的質(zhì)量含量 1000= 水的體積含量 = N m3/t每噸甲醇中各組分的量33組分Wt%Kg/t(粗)N m3/tV%分子式甲醇9090063032二甲醚46異丁醇1074水18總計(jì)1001000100— 查閱《化工工藝設(shè)計(jì)思考習(xí)題集》（修訂版）甲醇合成系統(tǒng)的工藝物料平衡基本關(guān)系式 合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)方程式： 主反應(yīng)：CO+2H2=CH3OH +（1） 副反應(yīng)：2CO+4H2=CH3OCH+H2O + kj/mol （2） CO=3H2=CH4+H2O + kj/mol （3） 4CO+8H2=C4H9OH + kj/mol （4） CO2+H2=CO+H2O kj/mol （5） 由新鮮氣帶入的CO2量等于放空時(shí)消耗的CO2量，溶解在液態(tài)甲醇中的CO2量及按方程（5）參加反應(yīng)時(shí)所消耗的CO2量之和。CO2平衡式 =++ （6）新鮮氣中的CH4量與按照反應(yīng)（3）生成CH4量之和等于循環(huán)氣中的CH4量與產(chǎn)品的CH4量之和。CH4平衡式 +M=+ （7）在合成塔中生成二甲醚、甲烷、異丁醇和二氧化碳還原時(shí)生成的水，進(jìn)入產(chǎn)品中，共有：水的平衡式 W=A+M+3I+ （8）隨新鮮氣帶來的氮，進(jìn)入產(chǎn)品中的氮和循環(huán)氣中的氮，共有N2的平衡式 =+ （9）新鮮氣中所含的CO和按反應(yīng)（5）由CO2生成的CO，分別處于循環(huán)氣中，液態(tài)甲醇節(jié)流時(shí)分出的弛放氣中，粗甲醇中，以及按反應(yīng)（3）消耗掉的：CO的平衡式 +=+++2++4 （10） 由新鮮氣帶來的氫處于產(chǎn)物節(jié)流時(shí)分離的氣體中，循環(huán)氣中和粗甲醇中：H2的平衡式 =++2+4+3+8+ (11)上述各個(gè)方程式中有8個(gè)未知數(shù)，即、、為了組成尚缺的兩個(gè)方程式，利用惰性氣體在循環(huán)氣中的含量i來建立這兩個(gè)方程式 (12) (13)L聯(lián)立解上述各方程，求得未知量為：循環(huán)氣中氮?dú)夂浚? (14)循環(huán)氣中甲烷含量： （15）弛放氣量： （16）新鮮氣加入： (17)生成的甲烷量: （18）進(jìn)行逆變換反應(yīng)消耗的CO2量: (19)新鮮氣中CO的含量: (20)在這些方程中，兩個(gè)輔助量D與B分別等于 (21) (22)上述各式的符號(hào)意義：V——生成1噸粗甲醇的氣體總?cè)莘e，標(biāo)m3/tN——氮量，標(biāo)m3/t n——氮?dú)夂?，容積%——參加反應(yīng)的CO2量, 標(biāo)m3/t m——甲烷含量，容積%M——甲烷的生成量，標(biāo)m3/t h——?dú)錃夂?，容積%H——?dú)錃饬?，?biāo)m3/t L——甲醇量，標(biāo)m3/tc——CO含量，容積% I——異丁醇量，標(biāo)m3/tW——生成的水量，標(biāo)m3/t C——CO量，標(biāo)m3/ti——循環(huán)氣中N2+CH4的容積百分?jǐn)?shù)符號(hào)腳注表示：P——產(chǎn)物 K——循環(huán)氣 F——新鮮氣根據(jù)以上數(shù)據(jù)及條件進(jìn)行物料衡算 =++3+ = N m3/t =++3630+6+12+4 =++1890+++ = N m3/t =%+%=21% =% =% =%循環(huán)氣中甲烷含量：=21%%=弛放氣量： = = = N m3/t新鮮氣體加入量Vf =Vk nk/nF+NP/nf =%