【正文】 即得：表4—20 2甲醇合成塔進(jìn)塔氣流量與組成組 分COCO2H2N2CH4CH3OH總 量入塔氣量，Nm3/h組成，%1021 2甲醇合成塔出塔氣流量的計(jì)算表4—21 2甲醇合成塔出塔氣量組 分COCO2H2N2。 所以出分離器的氣態(tài)CH3OH為（X1+），從而有： （X1+）/（）=% X1= =，415得表416，417表413 1甲醇合成塔粗甲醇生成消耗和生成物量表4—14 1合成塔出塔氣量序號(hào)消耗方式單 位消耗原料氣組分合成反應(yīng)生成物組分COCO2H2N2CH4 CH3OH （CH3）2O C4H9OH C8H18 H2O1ANm3/h2　BNm3/h3CNm3/h4 DNm3/h5ENm3/h6FNm3/h7GNm3/h8HNm3/hX12X1X19INm3/h合 計(jì)Nm3/h+X1+2X1+X1　　組 分COCO2H2N2CH4CH3OH入塔氣量，Nm3/h合成反應(yīng)消耗，Nm3/h+X1000反應(yīng)生成物，Nm3/h000 0 +X1出塔氣量，Nm3/h+X1組 分（CH3）2OC4H9OHC8H18H2O合 計(jì)入塔氣量，Nm3/h00 0 0合成反應(yīng)消耗，Nm3/h0000 +3X1反應(yīng)生成物，Nm3/h+X1出塔氣量，Nm3/h表4—15 1合成塔出塔氣表4—16 1甲醇分離器出口氣體流量與組成組 分COCO2H2N2CH4CH3OH分離器損失氣量，Nm3/h出分離器氣體流量，Nm3/h組 分（CH3）2OC 4H9OHC8H18H2O合 計(jì)分離器損失氣量，Nm3/h0000出分離器氣體流量，Nm3/h000組 分COCO2H2N2CH4CH3OH生成量，Nm3/h00 0 0出塔氣流量，Nm3/h組 分（CH3）2OC 4H9OHC8H18H2O合 計(jì)生成量，Nm3/h出塔氣流量，Nm3/h組 分COCO2H2N2CH4CH3OH分離器損失氣量Nm3/h出分離器氣體流Nm3/h出分離器液體流Nm3/h00000出分離器液體質(zhì)kg/h0 0000組 分（CH3）2OC 4H9OHC8H18H2O合 計(jì)分離器損失氣量Nm3/h0000出分離器氣體流Nm3/h000出分離器液體流Nm3/h出分離器液體質(zhì)kg/h表4—17 1甲醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品流量 1甲醇合成塔弛放氣流量計(jì)算表4—18 1甲醇合成塔生成粗甲醇在中間槽減壓放出的弛放氣流量與組成組 分CO CO2H2N2CH4CH3OH合計(jì)弛放氣流Nm3/h組成，% 2甲醇合成塔進(jìn)塔氣流量計(jì)算 將45中除醇后氣中甲醇的擴(kuò)散損失以外的全部數(shù)據(jù)乘以36/76，得： 表419：2甲醇合成塔粗甲醇生產(chǎn)消耗和生成物量。（7）假設(shè)醇后氣中甲醇的擴(kuò)散損失X（表4—5）表45 系統(tǒng)粗甲醇生成消耗和生成物量序號(hào)消 耗方 式單 位消耗原料氣組分合成反應(yīng)生成物組分COCO2H2N2CH4 CH3OH （CH3）2OC4H9OH C8H18 H2O1ANm3/h2BNm3/h3CNm3/h4DNm3/h5ENm3/h6FNm3/h 7GNm3/h8HNm3/hX2XX9INm3/h 合 計(jì)Nm3/h+X+2X+X 19 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）由上表得新鮮氣中各組分在系統(tǒng)中的消耗量：（單位：Nm3/h） CO:+X CO2: H2:+2X N2: 根據(jù)所選的催化劑和反應(yīng)合成塔的設(shè)計(jì)要求，1塔和2塔的CO轉(zhuǎn)化率分別為40%和60%，則1，2塔整個(gè)系統(tǒng)的CO的轉(zhuǎn)化率為： 40% +（160%） 60% = 76% 相對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)，2塔的轉(zhuǎn)化率為： （140%） 60% = 36% 又因?yàn)檠h(huán)量的引入，可進(jìn)一步提高CO的轉(zhuǎn)化率，根據(jù)銅洗氣的要求和經(jīng)濟(jì)效益以及生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)性等諸多方面的考慮，設(shè)CO的轉(zhuǎn)化率為80% 由表45知，年產(chǎn)粗甲醇30000噸，CO的轉(zhuǎn)化率為：（ + X）Nm3/h 由于CO的轉(zhuǎn)化率為80%，則新鮮氣（原料氣）中CO的量為：（+X）/80% 由表41知，原料氣中CO的含量為8%，則新鮮氣的消耗量為： ［（+X）/80%］/8% 新鮮氣中的其他氣體的量分別為： （GCO2）新鮮=［（+X）/80%］/8% 1% （GH2）新鮮=［（+X）/80%］/8% 70%（GN2）新鮮=［（+X）/80%］/8% 20% （GCH4）新鮮=［（+X）/80%］/8% 1% G銅洗氣帶走 = G新鮮 G系統(tǒng)損耗 得銅洗氣帶走新鮮氣中各組分的量分別為： （GCO）銅洗氣帶走=［（+X）/80%］（+X） （GCO2）銅洗氣帶走=｛［（+X）/80%］/8%｝ 1% （GH2）銅洗氣帶走=｛［（+X）/80%］/8%｝ 70%（+2X） （GN2）銅洗氣帶走=｛［（+X）/80%］/8% ｝ 20% （GCH4）銅洗氣帶走=｛［（+X）/80%］/8%｝ 1%G銅洗 = G銅洗氣帶走新鮮氣 + G系統(tǒng)生成 又因?yàn)椋? （GCO）系統(tǒng)生成 = 0（GCO2）系統(tǒng)生成 = 0（GH2）系統(tǒng)生成 = 0（GN2）系統(tǒng)生成 = 0（GCH4）系統(tǒng)生成 =，得銅洗氣中各組分的量，見(jiàn)表46表4—6 系統(tǒng)銅洗氣量及組成組分CO CO2H2N2CH4CH3OH總 量銅洗氣量及組成（+X）（+X）（+X）（+2X）（+X）（+X+ X+因?yàn)殂~洗氣的組成與醇后氣的組成一樣，%（%，%，洗醇水回收至粗甲醇，%計(jì)算）。假設(shè)經(jīng)減壓后液相中溶解的氣體除二甲醚外全部釋放出來(lái)，則甲醇擴(kuò)散損失G醇擴(kuò)散為： ［ +++++()］ = 即 , = =。（5）查表得壓力為10106Pa，在30 C時(shí)，每1噸粗甲醇中溶解的反應(yīng)氣組分如表44。G醇反應(yīng)，G醇副反應(yīng)，G醇損耗——分別為生成甲醇，副反應(yīng)及損耗氣量,Nm3/h。G醇副反應(yīng) = G甲烷 + G二甲醚 + G水式中G甲烷，G雜醇，G醚，G烴，G水——分別為副反應(yīng)生成甲烷，雜醇，二甲醚，烴類(lèi)及水消耗的原料氣量，Nm3/h.G醇損耗 = G醇擴(kuò)散 + G醇弛放式中G醇擴(kuò)散——甲醇分離貯存時(shí)產(chǎn)品向氣相擴(kuò)散損失，Nm3/hG醇弛放——原料氣在粗甲醇中的溶解損失，Nm3/h2）醇后氣是在甲醇合成塔經(jīng)反應(yīng)后剩余的原料氣，反應(yīng)生成物除甲烷和少量甲醇，二甲醚擴(kuò)散入氣相外，其余被冷凝成液體作為粗甲醇產(chǎn)品。 G醇副反應(yīng)——伴隨合成反應(yīng)發(fā)生副反應(yīng)消耗的氣量，Nm3/h。 甲醇生產(chǎn)的物料平衡計(jì)算 甲醇生產(chǎn)所需的總氣量（1）幾個(gè)基本關(guān)系式及其說(shuō)明：1）G甲醇 = G醇反應(yīng) + G醇副反應(yīng) + G醇損耗式中G甲醇——生產(chǎn)甲醇所需的總氣量，Nm3/h。為了計(jì)算方便，計(jì)算中將之簡(jiǎn)化為20%。氫氮比，碳?xì)浔鹊恼{(diào)節(jié)是以氨含量為主要依據(jù)的。聯(lián)醇生產(chǎn)的年工作日為330天，每天24小時(shí)生產(chǎn)。根據(jù)原料氣組成可估算出全流程轉(zhuǎn)化率在80%左右。表42：粗甲醇產(chǎn)品組成組分CH3OH(CH3)2OC4H9OH CC8H18 H2O組成,% ※以上粗甲醇的組成與合成反應(yīng)的選擇性有關(guān)，數(shù)據(jù)來(lái)自生產(chǎn)實(shí)際統(tǒng)計(jì)（摘自《聯(lián)醇生產(chǎn)》第二版）3）CO為基準(zhǔn)的合成塔轉(zhuǎn)化率合成反應(yīng)催化劑的轉(zhuǎn)化率在初期一般可達(dá)80%，后期低于50%，流程為串聯(lián)，1，2合成塔的轉(zhuǎn)化率分別為40%和60%。（1）給定參數(shù)及指標(biāo)1）原料氣組成表41 新鮮原料氣組成 組 分CO CO2 O2 H2 N2 CH4組成，% 8．00 1．00 0 70．0020．00 1．00 ※此表中數(shù)據(jù)摘自湖南湘江氮肥廠(chǎng)甲醇車(chē)間生產(chǎn)記錄（工藝指標(biāo)）2）粗甲醇產(chǎn)品組成在粗甲醇產(chǎn)品中，含有大量的甲醇CH3OH。在選擇性完全確定的情況下，先算出系統(tǒng)總的原料氣需求量，由合成塔的轉(zhuǎn)化率，算出循環(huán)氣量，再先后算出1，2合成塔，1，2冷凝器的進(jìn)出口氣，液量及組成。此設(shè)計(jì)中先設(shè)其為未知數(shù)，%(V),可算出醇后氣量列出方程式，解得未知數(shù)。本設(shè)計(jì)所采用的選擇性是參照《聯(lián)醇生產(chǎn)》上所提供的數(shù)據(jù)。 4 聯(lián)醇生產(chǎn)的工藝計(jì)算計(jì)算中，把新鮮氣經(jīng)過(guò)1油分離器，1合成塔，1水冷器，1醇分離器，2油分離器，2合成塔，2水冷器，2醇分離器的整個(gè)流程作為一個(gè)系統(tǒng)，先進(jìn)行物料衡算。因此要求循環(huán)壓縮機(jī)采用無(wú)潤(rùn)滑油，或者在循環(huán)機(jī)出口采用有效的除油措施，保證循環(huán)氣的凈化；（4）聯(lián)醇采用的銅基催化劑活性高、反應(yīng)劇烈、溫度變化快，因此要求循環(huán)壓縮機(jī)調(diào)節(jié)氣量方便、穩(wěn)定、可靠；（5）要求選用體積小、占用空間少、安裝容易、維修方便的循環(huán)壓縮機(jī)；（6）要求能量利用率高，結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠等；聯(lián)醇生產(chǎn)使用普遍的是512對(duì)稱(chēng)式循環(huán)機(jī)。銅基催化劑又極易老化，到催化劑使用后期，反應(yīng)熱難以維持全塔的熱平衡，循環(huán)氣量小。 循環(huán)壓縮機(jī)循環(huán)壓縮機(jī)的任務(wù)是把出合成塔未反應(yīng)的氣體送回甲醇合成塔。其中，增加甲醇液滴的直徑與甲醇液與混合氣的重度差，都與分離氣體的溫度有關(guān)。甲醇液的沉降速度與液滴的直徑、甲醇液與混合氣體的密度差的平方根成正比，與混合氣體密度的平方根成反比。冷卻水在管內(nèi)與高溫氣體逆流流動(dòng)，以提高冷卻器的傳熱效率。套管式水冷凝器由若干組高壓管和外套管構(gòu)成，冷卻水在高壓管與外套管形成的環(huán)隙中流動(dòng)，兩端的環(huán)隙用填料密封，高壓管可以在套管內(nèi)自由伸縮，以補(bǔ)償高壓管的熱膨脹。在每組冷卻管上部有分水槽，冷卻水由總管分配到每個(gè)水槽后，從水槽的鋸齒形缺口處溢流沿著高壓管一層層向下淋灑，最后冷卻水匯集到水池內(nèi)。這兩種型式冷凝器實(shí)際區(qū)別只在于冷卻水的流動(dòng)和淋灑方式不同，噴淋式是敞開(kāi)的，而套管式是封閉的。水冷凝器是將合成塔反應(yīng)后的氣體用水冷卻，使甲醇冷凝發(fā)分離出來(lái)，未反應(yīng)的不凝氣體也降低溫度，以利通過(guò)循環(huán)機(jī)送回合成塔，