【正文】 感謝我的家人這些年來(lái)對(duì)我的理解、支持與肯定，我每一點(diǎn)的進(jìn)步，都有他們付出的心血。 在我多年的學(xué)習(xí)生涯中，我的父母一直支持、鼓勵(lì)著我，使我能夠順利完成學(xué)業(yè)，我將永遠(yuǎn)感謝他們對(duì)我的關(guān)懷、教育和培養(yǎng)。 感謝等同學(xué)在生活和學(xué)習(xí)中的幫助和支持，感謝他們對(duì)我工作中的支持與協(xié)作。老師師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、對(duì)事業(yè)的執(zhí)著追求和嚴(yán)于律己、寬以待人的做人準(zhǔn)則永遠(yuǎn)是我學(xué)習(xí)的楷模。 [9] 此外，無(wú)污染和低污染甲醇燃料電池汽車(chē)技術(shù)的日益成熟，也使得生產(chǎn)商對(duì)甲醇市場(chǎng)相當(dāng)看好。 二甲醚替代柴油作為車(chē)用燃料在國(guó)內(nèi)外均無(wú)大型裝置投產(chǎn)，二甲醚汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)雖已研制出樣車(chē)，但迄今尚無(wú)批量生產(chǎn)。但對(duì)高比例摻合的M85 或 M100 則因?qū)ζ吞娲葹?～ ，甲醇與汽油價(jià)格比將影響其經(jīng)濟(jì)性。 目前燃料甲醇與甲醇汽車(chē)經(jīng) 20 年的探索與試用，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，推廣阻力來(lái)自缺少政策扶持和目前高價(jià)位兩方面。國(guó)內(nèi)對(duì)甲醇的需求增長(zhǎng)仍然較為強(qiáng)勁。有所下降。屆時(shí)，我國(guó)甲醇生產(chǎn)能力將達(dá)到 10000 千噸 /年左右。 目前因甲醇利潤(rùn)高，投資者對(duì)大型甲醇項(xiàng)目十分關(guān)注，特別是煤產(chǎn)地和天然氣產(chǎn)地 ,在積極研究建設(shè)大型甲醇項(xiàng)目 的可能，有的已經(jīng)開(kāi)工建設(shè)。 202 2021 和 2021 年由于甲醇需求旺盛、價(jià)格高 ,開(kāi)工率上升到近年來(lái)的高峰 ,達(dá)到 62%、 73%和 77%。 [6] 甲醇市場(chǎng)的展望 近年來(lái) ,我國(guó)甲醇產(chǎn)量有較大 的增長(zhǎng) ,1998～ 2021 年 ,年均增長(zhǎng)率為 %。但是純氧化鋅或氧化銅的催化劑的活性相當(dāng)?shù)?，只有和其它金屬氧化物共同?gòu)成某些多組分催化劑，則具有較高活性和較長(zhǎng)的壽命?？刂蒲h(huán)氣中惰性氣體含量的主要方法是排放粗甲醇分離器后的氣體。但在系統(tǒng)中又不能排放過(guò)多，會(huì)引起有效氣體的損失。這些不參與 CH3OH 合成反應(yīng)的氣 體稱(chēng)為惰性氣體。 [8] 惰性氣體含量對(duì) CH3OH 合成的影響 甲醇原料氣的主要組分是： CO、 CO H2，其中含少量 CH4，或 N2 及其它氣體組分。 例如：在 Lurgi(魯奇 )合 成流程中，甲醇合成塔入氣口 CO 占 %， CO2 %，H2 %；在 JopsΦ e(托普索 )合成流程中，合成循環(huán)氣中含 CO 5%， CO2 5%， H2 32 90%。 生產(chǎn)中合理的氫碳比應(yīng)比化學(xué)計(jì)量比略高些，按化學(xué)計(jì)量比值， f 值或 M 值為，實(shí)際上控制略高于 ，即通常保持確定的 H2含量。例如，用天然氣 (主要成分甲烷 )為原料采 用蒸氣轉(zhuǎn)化法所得粗原料氣中 H2過(guò)多，這就要在轉(zhuǎn)化前或轉(zhuǎn)化后加入 CO2調(diào)節(jié)合理的氫碳比。另外，空速增大到一定程度之后，催化劑溫度將不能維持，在甲醇合成生產(chǎn)中，空速一般控制在 1000030000h1之間。 如果采用較低的空速，反應(yīng)過(guò)程中氣體混和物 的組成與平衡組成較接近，催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度較低，但是單位 CH3OH 產(chǎn)品所需循環(huán)氣量較小，氣體循環(huán)的動(dòng)力消耗較低，預(yù)熱未反應(yīng)氣體到催化劑進(jìn)口溫度所需換熱面積較小，并且由于氣體中反應(yīng)產(chǎn)物的濃度降低，增大了分離反應(yīng)產(chǎn)物的費(fèi)用。 31 空速對(duì)甲醇合成的影響 在甲醇生產(chǎn)中，氣體通過(guò)合成塔僅能得到 3%6%的 CH3OH，新鮮氣的甲醇合成率較低，因此新鮮氣必須循環(huán)使用。 不同類(lèi)型的催化劑對(duì)合成壓力有不同的要求。 另外，甲醇合成反應(yīng)溫度越高，則副反應(yīng)越多，生成的粗 CH3OH 中的有機(jī)雜質(zhì)組分的含量增多，給后期 CH3OH 的精餾加工帶來(lái)困難。對(duì)每種催化劑在活性溫度范圍內(nèi)都有適當(dāng)?shù)牟僮鳒囟葏^(qū)間，如 ZnCr催化劑的 370380℃左右，銅基催化劑為 250270℃左右。 一般 ZnCr 催化劑的活性溫度為 350420℃。對(duì)于可逆放熱反應(yīng)來(lái)說(shuō)，溫度降低固然使反應(yīng)速率增 大，但平衡常數(shù)的數(shù)值將會(huì)下降。 產(chǎn)物氣冷凝、精餾等單程質(zhì)量收率為 %； 一氧化碳生成的甲醇量為： 80% 一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為： 60% 二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為 70% 合成氣組成 (摩爾組成 )： CO % H2 % CO2 3% CH4 % O2 1% N2 % H2O % (6)計(jì)算過(guò)程 25 產(chǎn)物氣中 CH3OH 量 : 5 00 00 95 .6 % 52 3 01 .1 kg 16 34 40 9 .4 m ol? ? ? 由 CO 生成的 CH3OH: 16 34 40 9 .4 8 0% 13 07 52 7 .5m ol?? 由 CO2生成的 CH3OH: 1634409 .4 13 07527 .5m ol 326881 .9m ol?? 反應(yīng)消耗 CO 量： 1 3 0 7 5 2 7 .5 m o l 3 6 6 1 0 .8 m o l? CO 消耗的 H2量： 13 07 52 7 05 m ol 2 26 15 05 5m ol 52 3 0. 1k g? ? ? 反應(yīng)消耗 CO2量： 326881 .9m ol 14382 .8kg? CO2消耗的 H2量： 32 68 81 .9m ol 3 98 06 45 .7m ol?? 主反應(yīng) H2總消耗量 : 26 15 05 5m ol 98 06 45 .7m ol 35 95 7 00 .7m ol?? 主反應(yīng) CO 總反應(yīng)量 : 13 07 52 7 .5 m ol 40 % 32 68 81 8 .7 5m ol 91 52 6 .9 kg? ? ? 純 CO 加入量： 3268818 .75m ol 60% 5448 031 .25m ol 115934 .9kg? ? ? 合成氣總加入量： 5448 031 .25m ol 25 .8 % ol?? 合成氣中 O2含量： ol 1 % 211164m ol?? 合成氣中 N2含量： ol % 171 042 .8m ol 4789 .2kg? ? ? 合成氣中 H2O 含量： 26 ol % 40121 .16m ol 722 .2kg? ? ? 合成氣中 CH4含量： ol 1 .8 % 3 0095 .2m ol 6081 .5kg? ? ? 合成氣中 CO2含量： 3 % 633492m o l 27873 .6kg? ? ? 合成氣中 H2含量： ol 67 .4% 14232453 .6m ol 28464 .9k g? ? ? 生成 C4H9OH 量： 32 68 81 8 .7 5m ol 4 6% 49 03 2 .3 m ol 36 28 .4 kg? ? ? ? 生成 C4H9OH 消耗的 CO 量 ： 49032 .3m ol 4 196129 .2m o l 5491 .6kg? ? ? 生成 C4H9OH 消耗的 H2量 ： 49032 .3m ol 8 392258 .4m ol 784 .5kg? ? ? 生成 CH3OCH3量： 32 68 81 8 .7 5m ol 2 1 0% 16 34 40 .9 m ol 75 18 .3 kg? ? ? ? 生成 CH3OCH3消耗的 CO 量： 16 34 40 .9 m ol 2 32 68 81 .8 m ol 91 52 .7 kg? ? ? 生成 CH3OCH3消耗的 H2量： 16 34 40 .9 m ol 4 65 37 63 .6 m ol 13 07 .5 kg? ? ? 生成 CH4量： 3268818 .75m ol 4% 13 0752 .8m ol 2092kg? ? ? 生成 CH4消耗的 CO 量： 13 0752 .8m ol 3661 .1kg? 生成 CH4消耗的 H2量： 13 0752 .8m ol 3 392258 .4m ol 784 .5kg? ? ? 27 主反應(yīng)生成 H2O 量： 326881 .9m ol 5883 .9kg? 副反應(yīng)生成 H2O 的總量： 1 3 0 7 5 2 .8 m o l 1 9 6 1 2 9 .2 m o l 3 4 3 2 6 8 8 1 .8 m o l 21 3 0 7 5 2 .8 m o l 1 4 7 0 9 6 .9 m o l 1 6 3 4 4 0 .94 4 1 2 9 0 .6 m o l 7 9 4 3 .2 k g? ? ? ? ??????（ ） （ ） 副反應(yīng)消耗的 H2量： 39 22 58 .4 m ol 65 37 63 .6 m ol 39 22 58 .4 m ol 14 38 28 0 .4 m ol 28 76 .5 6k g? ? ? ? O N2不參加反應(yīng) 產(chǎn)物氣中 CO: 5448 03 .25m ol 3268818 .75m ol 2179212 .5m ol 61 0 17 .95kg? ? ? 產(chǎn)物 氣中 CO2： 63 34 92 m ol 32 68 81 .9 m ol 21 79 21 2 .5 m ol 13 49 0. 8k g? ? ? 產(chǎn)物氣中 H2： 14232453 .6m ol 35957 ol 143828 ol 919 84 72 .5 m ol 18 39 6 .9 5k g? ? ? ? 產(chǎn)物氣中 H2O: 40 12 1 .1 6m ol 44 12 90 .6 m ol 32 68 81 .9 m ol 8 08 29 3 .6 6m ol 14 54 9 .3 kg? ? ? ? 產(chǎn)物氣中 CH4： 13 0752 .8m ol 38 0095 .2m ol 51 0848m ol 8173 .57kg? ? ? 表 產(chǎn)物氣體組成表 輸入 輸出 物料名稱(chēng) 質(zhì)量 （ kg） 物料名稱(chēng) 質(zhì)量 （ kg） CO CO CO2 CO2 H2 H2 O2 O2 28 N2 N2 H2O H2O CH4 CH4 CH3OH C4H9OH CH3OCH3 總計(jì) 總計(jì) 能量衡算 ，又知進(jìn)合成塔溫度 275℃ ，出合成塔溫度 150℃ 公式 Q=CM△ T 表 各物質(zhì) 150275 的 平均 比熱容表 比熱容（ kJ/kg*℃ ) 比熱容（ kJ/kg*℃ ) CO H2O CO2 CH3OH H2 C4H9OH O2 CH3OCH3 N2 CH4 進(jìn)入合成塔中 CO 的能量 : 7115934 .9 275 2 .40391 1 0 K J? ? ? ? 進(jìn)入合成塔中 CO2的能量： 627873 .6 275 5 .0054 1 0 K J? ? ? ? 進(jìn)入合 成塔中 H2的能量： 728464 .9 1 275 7 .92961 1 0 K J? ? ? ? 29 進(jìn)入合成塔中 O2的能量： 667 57 .2 5 0. 65 3 27 5 1 .2 13 1 0 K J? ? ? ? 進(jìn) 入合成塔中 N2 的能量： 647 89 .2 0. 74 5 27 5 0. 98 1 1 0 K J? ? ? ? 進(jìn)入合成塔中 H2O 的能量： 6722 .2 4 .312 275 1 0 K J? ? ? ? 進(jìn)入合成塔中 CH4的能量： 66081 .5 1 .7 0 275 2 .843 1 0 K J? ? ? ? 進(jìn)入合成塔的總熱量為 =108KJ 從合成塔流出的 CO 的熱量： 661 017 .95 15 0 6 .9 1 0 K J? ? ? ? 從合成塔流出的 CO2的熱量： 613 49 0. 8 15 0 0. 65 3 1 .3 21 1 0 K J? ? ? ? 從合成塔流出 的 H2的熱量： 718 39 6 .9 5 15 0 1 0. 13 2 .7 95 1 0 K J? ? ? ? 從合成塔流出 的 O2的熱量： 66757 .25 15 0 1 0 KJ? ? ? ?