【導讀】進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含。對本文的研究做出重。要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲。明的法律結(jié)果由本人承擔。學位論文作者完全了解延安大學有關(guān)保留和使用學位論文的規(guī)定，學生公開發(fā)表需經(jīng)指導教師同意。學校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)。非保密論文注釋：本學位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書。合成氣體，低壓下利用列管均溫合成塔合成甲醇，三塔精餾工藝精制甲醇工藝過程，并對各工藝過程進行了物料衡算、熱量衡算、工藝論證以及主要設(shè)備的選型計算。外本論文以減少投資為原則，充分利用廢熱，降低能源消耗。

　　

【正文】 2147,。 67 量 kmol/h 甲醇分離器出口氣體組成的確定 分離器出口氣體組分 =循環(huán)氣氣體組分 +弛放氣氣體組分；則： 分離器出口總量 =循環(huán)氣體量 +弛放氣體量 =+=CO 氣量 = 循 環(huán) 氣 中 CO+ 弛 放 氣 中 CO=+=；同理可算的其他氣體的氣量。 表 17 分離器出口氣體組成 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 氣 m3/h 10128 量 kmol/h 21 變換凈化工段 脫硫脫碳脫硫脫碳水解脫硫變換預變換 1 水煤氣 ； 2 預變換氣； 3 變換氣； 4 調(diào)節(jié) CO 濃度后的變換氣； 5 水解氣； 6 發(fā)電水解氣； 7 調(diào)節(jié)變換氣 CO 濃度的水解氣； 8 新鮮氣； 9 燃氣發(fā)電氣 圖 7 變換凈化物料流程 調(diào)節(jié) CO 濃度后的變換氣的確定 調(diào)節(jié) CO 濃度后的變換氣在脫硫脫碳過程中， N2 + Ar 量基本保持不變，變換氣中N2 + Ar 的百分比為 %，已知新鮮氣中 N2 + Ar 的氣量為 +，則可以算得調(diào)節(jié) CO 濃度后的變換氣為：（ +） /%=調(diào)節(jié) CO 濃度后的變換氣的百分比為： H2 %； CO %； CO2 %； N2 %； Ar %； CH4 %； NH3 %； H2S %； COS %。 通過計算可得調(diào)節(jié) CO 濃度后的變換氣組成： 表 18 調(diào)節(jié) CO 濃度后的變換氣組成 氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar 組成 % % % % % 氣量 m3/h 氣體 NH3 CH4 H2S COS 組成 % % % % 氣量 m3/h 變換氣和調(diào)節(jié) CO 濃度的水解氣的確定 水解氣體積百分含量為： H2 %； CO %； CO2 %； N2 %； Ar %；NH3 %； CH4 %； H2S %； %。 變換氣體積百分含量為： H2 %； CO %； CO2 %； N2 %； Ar %； 22 NH3 %； CH4 %； H2S %； COS %。 假設(shè)變換氣氣量為 x，調(diào)節(jié) CO 濃度的水解氣氣量為 y， x+y=調(diào)節(jié) CO 濃度后的變換氣氣量， 即 x+y= （ 1） 再由 CO 的守衡可得式： 6%x+%y= （ 2） 聯(lián)合（ 1）（ 2）可算 得： x=； y=所以變換 氣氣量為 ，調(diào)節(jié) CO 濃度的水解氣氣量為 。 表 19 變換氣組成 氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar 組成 % % % % % 氣量 m3/h 氣體 NH3 CH4 H2S COS 組成 % % % % 氣量 m3/h 水解氣和預變換氣組成的確定 在變換爐中 CO 的轉(zhuǎn)化率為 %，已知預變換氣中 CO 的百分率和變換氣中 CO的含量，設(shè)預變換氣為 x，則可得式： %（ %） = 解得 x= m3/h，即預變換氣氣量為 。 脫硫過程中 Ar 也不變， 30%預變換氣中 Ar=%=，水解氣中 Ar 的百分率為 %，所以，水解氣氣量 =。 用來發(fā)電的水解氣氣量 =水解氣－用來調(diào)節(jié) CO 濃度的水解氣氣量， 即 發(fā)電水解氣氣量 =－ = m3/h， 已知了水解氣和預變換氣的氣量和兩者的個組分含量，通過計算可得水解氣和預變換氣組成如下兩個表： 表 20 水解氣的組成 氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar 組成 % % % % % 氣量 m3/h 氣體 NH3 CH4 H2S COS 組成 % % % % 23 氣量 m3/h 表 21 預變換氣組成 氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar 組成 % % % % % 氣量 m3/h 氣體 NH3 CH4 H2S COS 組成 % % % % 氣量 m3/h 水煤氣的確定 由氣化工藝（原料煤為銅川煤）的氣化指標可以知道水煤氣組成為： H2 %；CO %； CO2 %； N2 %； Ar %； NH3 %； CH4 %； H2S %；COS %。 在預變換爐中 CO 的轉(zhuǎn)化率為 %，設(shè)水煤氣氣量為 y，由水煤氣和預變換氣的組成，可得式； y%（ %） = 解得 y=，即水煤氣氣量為 算的水煤氣組成如下表： 表 22 水煤氣組成 氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar 組成 % % % % % 氣量 m3/h 氣體 NH3 CH4 H2S COS 組成 % % % % 氣量 m3/h 氣化工段 原料煤用量的確定 水煤氣中 C 元素的量 =（ +++） /= kmol/h 。 原料煤選用的是銅川煤，煤的元素分析為 /%： C ； H ； S（可燃） ； S（不燃） ； O ； N ； Cl/（ mg/kg） 229； F/（ mg/kg） 104； Na/（ mgkg） 2180；K/（ mg/kg） 292。 24 原料煤中 C=。 原料煤用量 =（ 12） /=每噸精甲醇用煤量 =（原煤） /t（精甲醇） 其中 = 煤用于合成甲醇； 煤用于發(fā)電。 能量衡算 煤發(fā)電量 每噸煤發(fā)電 1200 1200=（ ） /h 合成塔的熱平衡計算 （ 1）計算公式 全塔熱平衡方程式為： ∑Q1 + ∑Qr = ∑Q2 + ∑Q3+ Q （ 1） 式中： Q1——入塔氣各氣體組分焓， kJ/h； Qr ——合成反應和副反應的反應熱， kJ/h； Q2 —— 出塔氣各氣體組分焓， kJ/h； Q3 ——合成塔熱損失， kJ/h； Q——沸騰水吸 收熱量， kJ/h。 ∑Q1=∑（ G1Cm1Tm1） （ 2） 式中： G1——入塔氣各組分流量， m3/h； Cm1 ——入塔各組分的比熱容， kJ/（ ）； Tm1——入塔氣體溫度， k； ∑Q2=∑（ G2Cm2Tm2） （ 3） 式中： G2——出塔氣各組分流量 m3/h； Cm2 ——出塔各組分的熱容， kJ/（ ）； Tm2—— 出塔氣體溫度， k； ∑Qr= Qr1 +Qr2 +Qr3+ Qr4+ Qr5 +Qr6 （ 4） 式中： Qr Qr Qr Qr Qr5——分別為甲醇、二甲醚、異丁醇、甲烷、辛烷的生成熱， kJ/h； Qr6——二氧化碳逆變反應的反應熱， kJ/h Qr=Gr△ H （ 5） 式中： Gr——各組分生成量， kmol/h； △ H——生成反應的熱量變化， kJ/mol （ 2）入塔熱量計算 通過計算可以得到 ， 225℃ 時各入塔氣氣體的熱容，根據(jù)入塔氣各氣體組分量，算的甲醇合成塔入塔熱量如下表： 25 表 23 甲醇合成塔入塔熱量 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 熱容 kJ/（ ) 氣量 kmol /h 入塔熱量 kJ/（ ） 入塔熱量合計為 （ ） 所以 ∑Q1==（ 3）塔內(nèi)反應熱的計算 忽略甲醇合成塔中的反應 (2)生成的熱量，按反應 (1) (3) (4) (5) (6) (7)生成的熱量如下表 : 表 24 甲醇合 成塔內(nèi)反應熱 氣體 CH3OH ( CH3 )2O C4H9OH C8H18 CH4 CO 生成熱 kJ/mol － 生成量 kmol /h 反應熱 kJ/h － 反應熱合計 = kJ/h （ 4）塔出口氣體總熱量計算 表 25 甲醇合成塔出塔氣體組分熱容和熱量 氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar CH3OH 熱容 kJ/() 氣量 kmol/h 出塔熱量 kJ/() 氣體 CH4 （ CH3） 2O C4H9OH C18H18 H2O 合計 熱容 氣量 kmol/h 出塔熱量 kJ/() 出塔氣體溫度 255℃ 即 Q2==（ 5）全塔熱量損失的確定 全塔熱損失為 4%,即 Q3=(∑Q1 + ∑Qr)4%=(+) 26 4%=（ 6）沸騰水吸收熱量的確定 由公式 (1)可得 Q=∑Q1+∑Qr∑Q2∑Q3 =+=表 26 全塔熱平衡表 氣體 氣體顯熱 反應熱 損失熱 蒸汽吸收熱 合計 入塔氣體 kJ/h