【正文】 式中 Q 酚 ―酚的熱值，kJ∕kg。19生成酚的顯熱和潛熱很小，可以忽略不計(jì)。(11)煤氣夾帶煤粉的發(fā)熱能 Q16Q16=G16Q 煤 =15666=15666 kJ式中 G16―煤氣中帶出的碳量，kg； Q 煤 ―煤的發(fā)熱值，kJ∕kg。(12)夾帶出煤粉的顯熱 Q17Q17=c17G17t17=300= kJ式中 c17―煤粉的比熱容，kJ∕(kg?℃ )。(13)灰渣帶出碳量的發(fā)熱能 Q18Q18=G18Q 碳 =34045=58898 kJ式中 G17―灰渣中的碳量，kg； Q 碳 ―碳的發(fā)熱值，kJ∕kg。(14)灰渣帶出的顯熱 Q19Q19=c19G19t19=225=6322 kJ式中 c19―灰渣比熱容， kJ∕(kg?℃)； G19―100kg 煤炭氣化后產(chǎn)生的灰渣量，kg； t19―灰渣出爐溫度，取為 225℃。(15)爐體夾套產(chǎn)生的蒸汽熱焓 Q20Q20=G5H20=82805=22440 kJ式中 H20―飽和水蒸氣的熱焓，kJ∕kg。(16)其他熱損失 Q21氣化過(guò)程中的其他熱損由熱量衡算確定。付方總熱量為：Q 付 =Q6+Q7+…+Q21= kJ以 100kg 褐煤計(jì)算，其熱量衡算結(jié)果如表 所示。 表 氣化過(guò)程熱平衡綜合表項(xiàng) 目 質(zhì)量 kg 熱量 kJ φ%原料 發(fā)熱值 Q1顯熱值 Q2 ― 15666003410工業(yè)氧 顯熱 Q3 蒸氣 熱焓 Q4 107 夾套 帶入 Q5 入 方共 計(jì) 粗煤氣（干） 發(fā)熱能 Q6顯熱 Q7115816245300 出爐煤氣攜帶蒸氣熱 Q8 3003782 出焦油 發(fā)熱能 Q9 131746 20顯熱+潛熱 Q10 ― 3481 輕質(zhì)油 發(fā)熱能 Q11顯熱+潛熱 Q12 ―氨 發(fā)熱能 Q13顯熱+潛熱 Q14 144301463酚 發(fā)熱能 Q15 16818 帶出煤粉 發(fā)熱能 Q16顯熱+潛熱 Q17 ―15666灰渣 碳的發(fā)熱能 Q18顯熱 Q19() 灰渣量588986322夾套蒸氣 熱能 Q16熱量損失 Q21 ―22440 方共計(jì) 214 合成塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 合成塔的確定國(guó)外使用最多的是 Lurgi 純管束型甲醇合成反應(yīng)器，此外 Topsoe 徑向流動(dòng)反應(yīng)器、 Casale 軸徑向流動(dòng)反應(yīng)器、Linde 等溫反應(yīng)器也有使用。國(guó)中小型甲醇裝置均使用傳統(tǒng)冷管型反應(yīng)器。 冷激型甲醇合成塔克服了 511 型銅基催化劑的時(shí)空產(chǎn)率低、催化劑用量大、床層控溫困難、催化劑易失活等缺陷，又具有反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由塔體、噴頭、菱形分布器等組成。因此，綜合考慮三種合成塔，對(duì)于中壓法合成甲醇工藝來(lái)說(shuō)應(yīng)該選擇 冷激型合成塔 [20]。 甲醇合成塔熱效應(yīng)的計(jì)算甲醇合成塔的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示。圖 合成塔結(jié)構(gòu)示意圖真實(shí)氣體熱力學(xué)函數(shù)的計(jì)算過(guò)程，其實(shí)質(zhì)就是對(duì)理想氣體熱力學(xué)函數(shù)的修正，加壓下真實(shí)氣體的熱效應(yīng)，應(yīng)該等于理想氣體的反應(yīng)熱加上反應(yīng)前后真實(shí)氣體于同溫度的理想氣體的焓差 [19]。例如:求在壓力為 P，溫度為 T 時(shí)的反應(yīng)熱效應(yīng)△HT， P，計(jì)算的示意框圖如圖 所示。22 P0=0 ，T 反應(yīng)物P0=0 ，T 生成物P，T 生成物P，T 反應(yīng)物等溫壓降△H 1等溫壓降△H 2△H R△H T,P圖 加壓反應(yīng)的熱效應(yīng)計(jì)算框圖它的計(jì)算依據(jù)是：△H T，P =△H1+△HR+△H2，△ HR 為理想氣體在溫度為 T 時(shí)的反應(yīng)熱，△H 1，△H 2 為等溫焓差。甲醇合成過(guò)程中煤氣的主要組成為CO、CO H CH 3OH、 H2O、CH N 2，合成過(guò)程主要發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有以下三個(gè)，其中兩個(gè)是獨(dú)立反應(yīng):CO＋2H 2→CH 3OH﹣△ HR1 (4－1) CO2＋3H 2→CH 3OH＋H 2O﹣△H R2 (4－2) CO2＋H 2→CO＋H 2O﹣△H R3 (4－3)式中△H Rj 為反應(yīng) j 在理想情況下的反應(yīng)熱，且△H R3=△HR1－△H R2因此，只需要求出其中任意兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱，就可以求出第三個(gè)反應(yīng)熱。理想氣體的反應(yīng)熱是溫度的函數(shù)，它的計(jì)算如下： △HR1 = △H0R1+∫TT0（Cp M – CpCO – 2CpH2 ）dT △HR2 = △H0R2+∫TT0（Cp M + CpH2O –CpCO– 3CpH2 ）dT式中△H R△H R2 分別表示反應(yīng) 反應(yīng) 2 的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱（25℃） ；T0=；C PM、C PHC PCO、C PCOC PH2O 分別表示CH3OH、H CO、CO H 2O 的恒壓熱容。在甲醇合成反應(yīng)的工業(yè)操作溫度與壓力范圍內(nèi)，各組分的熱容與溫度和壓力的關(guān)系如下 CpH2 = +（T/100）+ 10 3PH2 106 P2H2 + 103 PH2（T/100） Cp CO=[（T/100）+ （T/100） 2 102（ T/100） 3+102Pco 103 Pco（T/100）] CPCO2=[+（T/100） （T/100） 2 + 102 Pco2（T/100）] CpN2 =[ （T/100）+ （T/100） 223 102（T/100） 3+ PN2 103 PN2（T/100）] CpCH4 = + （T/100）+ （ T/100） 2 + – （ T/100） 3 102 PCH4（T/100）CPH2O=[ – （T/100）+ 103（T/100）3+ – PH2O（T/100）] CpCH3OH= + （T/100） （T/100） 2 +（ T/100） 3 + (T/)3)式中 Pi 表示 i 組分的分壓，atm； Cpi 表示 i 組分在系統(tǒng)溫度 T 及其分壓 Pi 下的定壓熱容，kcal∕(kmolK) ； T 表示溫度，K以標(biāo)準(zhǔn)的生成熱數(shù)據(jù)和熱容與溫度的關(guān)系式，不考慮壓力對(duì)熱容的影響，代入計(jì)算反應(yīng)熱的積分式可以計(jì)算整理得： △HR1 = – 102T2 + 104T3 107T4 + 1010T5 （cal/mol） △HR2= – T2 + 104T3 107T4 + （cal/mol） 245 結(jié)論本文通過(guò)對(duì)多種煤制甲醇工藝流程的對(duì)比，最終選擇了中壓法煤制甲醇工藝。得主要的結(jié)論為：（1） 氣化采用德士古氣化工藝，氣化爐選用德士古淬冷型氣化爐，并對(duì)德士古淬冷型氣化爐進(jìn)行物料衡算和能量衡算。（2） 凈化采用低溫甲醇洗技術(shù)。（3） 合成采用 冷激型甲醇合成塔進(jìn)行甲醇合成，并對(duì) 冷激型甲醇合成塔進(jìn)行物料衡算和能量衡算。（4） 對(duì)精餾段進(jìn)行了能量衡算，精餾塔塔底再沸器的換熱量是 108kJ/h，塔頂冷凝器的換熱量是 108kJ/h，其中熱量損失是 10 7kJ/h。（5） 一年按 300 天計(jì)算，則每天可產(chǎn)粗甲醇量 ，精甲醇量是 1500t。 26參考文獻(xiàn)[1] 許祥靜，劉軍. 煤炭氣化工藝[M].北京：[2] 房德仁，(上)[J].[3] [J].[4] 梁鳳凱，厲明蓉 .化工生產(chǎn)技術(shù)[M].天津:[5] [J].，(10)[6] [J].化學(xué)工程與裝備，[7] [M].北京：[8] 陳英南，[M].上海：華東理工大學(xué)出版社.[9] (技術(shù))的現(xiàn)狀與發(fā)展 [J].[10][J].(1):4649[11]呂運(yùn)江，王冬，[J].中氮肥，[12]亢萬(wàn)忠，[J].(4):259262.[13][J]. (1):4749[14][J].(2):1416[15]李天文，曹永生. 甲醇合成工藝進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工，1999，19(9)[16]陳雪楓 .中國(guó)無(wú)煙煤利于技術(shù)[M]. 北京：[17]陳敏恒，(上，下) [M].北京：[18]馮元琦，[M].北京：[19]陳文敏，[M].北京：[20][J].(3):1722