【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？

　　

【正文】 組成如下表 ： 表 循環(huán)氣組成 Tab. circulation gas position 氣體 CH3OH CO CO2 H2 N2 Ar CH4 組成 % 含量kmol / h 循環(huán)比： 5 . 4 3 0=9 2 8 4 . 4 3 9 / 5 0 4 0 4 . 7 9 9G / G=R ?新鮮循環(huán) （ 5） 入塔氣和出塔氣組成 m o l / h5 9 6 8 9 . 2 3 8 k=5 0 4 0 4 . 7 9 9+9 2 8 4 . 4 3 9=G+G=G 循環(huán)氣新鮮氣入塔氣 m o l / h2 3 6 2 7 . 2 0 9 k= 8 1 6 . 5 9 88 4 7 3 . 0 8 14 0 3 . 2 9+2 8 2 4 . 3 6+5 0 4 0 4 . 7 9 9+9 2 8 4 . 4 3 9= GGG+G+G+G=G 副 消 耗主 消 耗副 生 成主 生 成循 環(huán) 氣新 鮮 氣出 塔 氣 入塔氣各組分組成 H2 的含量 ： m o l / h4 5 7 8 4 . 8 1 7 k=3 9 4 7 1 . 9 9 8+6 3 1 2 . 8 1 9=G H2 入 CO 的含量 ： o l/ h5 7 3 0 . 2 3 0 k m=3 1 7 0 . 4 6 2+2 5 5 9 . 7 6 8=GCO 入 CO2 的含量 ： o l /h2 1 4 2 . 9 8 1 k m=1 7 6 9 . 2 0 8+3 7 3 . 7 7 3=G2CO 入 N2 的含量 ： o l/ h1 6 1 7 . 3 1 0 k m=1 6 0 7 . 9 1 3+9 . 3 9 7=G2N 入 Ar 的含量 ： o l /h1 1 6 6 . 0 3 3 k m=1 1 5 9 . 3 1 0+ 6 . 7 2 3=G Ar入 CH4 的含量 ： o l/h2 9 4 0 . 3 9 8 k m=2 9 1 8 . 4 3 8+2 1 . 9 6 0=G4CH 入 CH3OH 的含量 ： l/h3 0 7 . 4 6 9 k m o=G OHCH3 入 入塔氣總量為 ，組成如下： 表 入塔氣組成 Tab. position of inlet gas 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % 含量kmol / h 由：出塔氣量 =入塔氣量 —反應(yīng)中消耗量 +反應(yīng)中生成量 出塔氣各組分含量 : 19 CH3OH 的含量 : o l / h3 1 3 1 . 8 2 9 k m=1 . 5 5 8+1 . 7 1 8+2 8 2 1 . 0 8 4+3 0 7 . 4 6 9=GOHCH 3 出 H2 的含m ol / h39675 . 165k= 3. 43617. 733327. 2583. 15299. 02116. 8845642. 16845784 . 817=G 2H 出 CO 的含量： o l /h3 1 8 9 . 6 2 3 k m= 3 2 7 . 2 5 8+1 . 2 2 92 . 5 2 71 . 5 7 63 3 . 0 0 78 . 4 4 22 8 2 1 . 0 8 45 7 3 0 . 2 3 0=G CO 出 CO2 的含量 o l/h1 8 1 5 . 7 2 3 k m=3 2 7 . 2 5 82 1 4 2 . 9 8 1=G2CO 出 N2 的含量 ： o l/h1 6 1 7 . 3 1 0 k m=G 2N 出 Ar 的含量 ： o l/h1 1 6 6 .2 3 3 k m=G Ar 出 CH4 的含量 ： o l/h2 9 4 0 . 3 9 8 k m=G4CH 出 H2O 的含量 : l / h3 6 5 . 6 6 8 k m o=3 2 7 . 2 5 8+1 . 1 8 2+3 3 . 0 0 7+4 . 2 2 1=GOH 2 出 (CH3)2O 的含量 ： h4 . 2 2 1 k m o l/=GO)( C H 23 出 C4H9OH 的含量 ： h0 . 3 9 4 k m o l/=GOHHC 94 出 出塔氣總量為 ，組成如下： 表 出塔氣組成 Tab. the outlet gas position 氣體 組成 / % 含量 / kmol / h CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 (CH3)2O C4H9OH H2O 20 （ 6）甲醇分離器出口氣體組成 分離器出口組分 =馳放氣氣體組分 +循環(huán)氣氣體組分 分離器出口氣體各組分組成： H2 的含量 ： YH2 分出 =+= CO 的含量 ： YCO 分出 =+= CO2 的含量 ： YCO2 分出 =+= N2 的含量 ： YN2 分出 =+= Ar 的含量 ： Y Ar 分出 =+= CH4 的含量 ： YCH4 分出 =+= CH3OH 的含量 ： YCH3OH 分出 =+=分離器出口氣體總量為 ,各組分含量如下 : 表 分離器出口氣體組成 Tab. outlet gas of separator 氣 體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % 含量 kmol/h 分離器出口液體組分 =出塔氣組分 分離器出口氣體組分，則 各液體組分含量 : XCH3OH 分出 == X(CH3)2O 分出 = XC4H9OH 分出 = XH2O 分出 = 分離器液體總量為 ， 各組分含量如下： 表 分離器出口液體組成 liquid position of separator 液體 CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O 組成 % 含量 kmol / h 實(shí)際甲醇的年產(chǎn)量 :G 總 =(3224300)/1000= 噸 =萬噸，滿足設(shè)計(jì)要求的 65 萬噸年產(chǎn)量。 21 （ 7） 貯罐氣組成 由粗甲醇中溶解氣體量可以計(jì)算貯罐氣組成。 粗甲醇中溶解氣體量為： nH2== nCO== nCO2== nN2== nAr== nCH4== 所以貯罐氣組成如下 : 表 貯罐氣組成 Tab. position of gas storage tank 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % 含量 kmol / h 甲 醇合成工段熱量衡算 合成塔熱量衡算相關(guān)計(jì)算式 全塔熱平衡方程式為： ∑Q1+∑Qr=∑Q2+∑Q3+Q4 式中： Q1——入塔氣各氣體組分熱量， kJ/h Qr——合成反應(yīng)和副反應(yīng)的反應(yīng)熱， kJ/h Q2——出塔氣各氣體組分熱量， kJ/h Q3——合成塔熱損失， kJ/h Q4——蒸汽吸收的熱量， kJ/h ∑Q1=∑（ G1Cp1T 1) 式中： G1——入塔氣各組分流量， kmol/h； Cp1——入塔各組分的比熱容， kJ/（ ）； T1——入塔氣體溫度， k； ∑Q2=∑（ G2C p2T 2） 式中： G2——出塔氣各組分流量 kmol/h； Cp2——出塔各組分的熱容， kJ/（ ）； T2——出塔氣體溫度， k； ∑Qr=Qr1+Qr2+Qr3+Qr4+Qr5+Qr6 22 式中： Qr Qr Qr Qr Qr Qr ——分別為甲醇、甲烷、二甲醚、 異丁醇、水的生成熱， kJ/h； 式中： Gr——各組分生成量， kmol/h； △ H——生成反應(yīng)的熱量變化， kJ/mol 合成塔熱量計(jì)算 已知：合成塔入塔氣為 220℃ ，出塔氣為 255℃ ，熱損失以 5%計(jì)。 （ 1） 合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)為： 主反應(yīng)： CO+2H2→CH 3OH+① 副反應(yīng)： 2CO+4H2→(CH 3)2O+H2O+② CO+3H2→CH 4+H2O+③ 4CO+8H2→C 4H9OH+3H2O+④ CO2+H2→CO+H ⑤ （ 2） 合成塔入塔熱量計(jì)算 查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》 [14]得在 、 下各組分氣體的定壓熱容如下表所示： 表 各組分氣體定壓熱容 Ta b. ponents of gas heat capacity at constant pressure 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 熱容 kJ/ (kmolk) 由 Qi=CpiG i 得入塔氣中各組分的熱量： 表 各組分 （除 CH3OH） 帶進(jìn)合成塔的熱量 Tab. ponents (except CH3OH) into the reactor heat 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 熱容 kJ/ (kmolk) 含量 kmol / h 入塔熱量 kJ/（ hk） 106 查得 220℃ 時(shí)甲醇的焓值為 ，含量為 則每小時(shí)入塔熱量： 23 ∑Qi=106+106+106+106+106+ 106 =106 kJ/（ hk） 所以總熱量 ： ∑Q1=106+ =108 kJ/h （ 2） 合成塔的反應(yīng)熱 由 Qri=△ HGi 得：各組分生成的熱量如下 表 甲醇合成塔內(nèi)反應(yīng)熱 Tab. methanol synthesis tower reaction heat 氣體 CH3OH (CH3)2O C4H9OH CH4 CO 生成熱 kJ/mol 生成量 kmol/h 反應(yīng)熱 kJ/h 108 則合成塔每小時(shí)生成的反應(yīng)熱： ∑Qr=108+108+108+108 =108 kJ/h （ 3） 合成塔出塔熱量計(jì)算 查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》得在 、 下各組分氣體的定壓熱容如下表所示： 表 組分氣體定壓熱容 Tab. ponent gas heat capacity at constant pressure 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 熱容 kJ/(kmolk) 由 Qi=CpiG i 得出塔氣中各組分的熱量： 查得 250℃ 時(shí)甲醇的焓值為 ， 含量為 則每小時(shí)出塔熱量 : Q2=(++++++106 +106+)106 =106 kJ/（ hk） 總出塔熱量 ： ∑Q2=106+ =108 kJ/h 24 表 各組分 （除 CH3OH） 帶出合成塔的熱量 Tab. ponents (except CH3OH) with a synthetic tower heat 氣體 熱容 kJ /（ kmolk） 含量 kmol/h 出塔熱量 kJ/（ hk） 106 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 (CH3)2O 106 C4H9OH 106 H2O （ 4） 合成塔熱量損失 假設(shè)合成塔的熱量損失為 5%，則損失的這部分能量的值為： Q3=（ ∑Q1+∑Qr） 5%=（ 108+108)5%=1 07 kJ/h （ 5） 蒸汽吸收的熱量 全塔熱平衡方程式為： ∑Q1+∑Qr=∑Q2+∑Q3+Q4 得： 蒸汽吸收的熱量為： Q