【正文】 16. b. 主塔的物料平衡計算 脫出輕餾分的預(yù)后甲醇 kg/h。 其中：塔底出料 ； 初餾物采出 。 表 222 預(yù)塔進料量及組成 ① 物料量， kg/h 甲醇 水 NaOH 低沸物 高沸物 油溶物 小計 粗甲醇 堿液 冷凝液 初餾物 合計 — — 20 — — — — — — — — — — — — — ㈡出料 ⑴ 塔底甲醇 粗甲醇含醇 初餾物含醇 合計 ⑵ 塔底水 粗甲醇含水 堿液（包括 NaOH） 初餾物含水 20 kg/h 預(yù)塔加水 合計 ⑶ 塔底乙醇及高沸點組分 。 則：初餾物采出量為 20=。 C 則冷凝器冷卻水量為 ㎏ /h=第 節(jié) 粗甲醇精餾物料及熱量計算 預(yù)塔和主塔的物料平衡計算 根據(jù)第一節(jié)的條件測得：粗甲醇的密度 ,PH 值 8，初餾值采出量 20 l/h。C） 則冷凝器熱平衡如表 220 表 220 冷凝熱平衡表 帶入熱量， kJ/h 帶出熱量， kJ/h 氣體顯熱 冷凝熱 合計 氣體顯熱 液體帶熱 冷卻水帶熱 合計 2871 （ 5）冷凝器用水量 已知：冷凝器冷卻水溫度為 32。 C) — 流量，㎏ /h 熱量， kJ（ h C，故液體帶出熱量； Q出冷凝器 =38= kJ/h 于是，由冷卻水帶走熱量； Q冷卻水 =＋ － (＋ ) = kJ/h 表 219 冷凝器出口液體流量 組分 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH C8H18 H2O 合計 液體比熱容， kJ/(㎏ 。 C） 因冷凝器氣體出口溫度 38。 C） — 氣量 Nm3/h Kmol/h 熱量， kJ（ kmol C） 續(xù)表 218 冷凝器出口各氣體組分的顯熱 組分 CH4 Ar CH3OH 合計 比熱容， J（ kmol C） 氣量 Nm3/h Kmol/h 熱量， kJ（ kmol 表 218 冷凝器出口各氣體組分的顯熱 組分 CO CO2 H2 N2 比熱容， J（ kmol C。 。 C）； T出塔 — 出合成塔氣體溫度。 C） 假設(shè)，有相變物質(zhì)在低于沸點時全部冷凝，擴散于氣相中的組分忽略不計 （ 1）氣體冷凝放熱 Q冷凝 =G 根椐表 417 數(shù)氫計算得出塔各組分及冷凝放熱量如表 217 （ 2）進冷器氣體總熱量 Q入冷凝器 =Q出塔 = T 出塔 = kg/h （ 210） 式中 GF— 進冷凝器各組分摩爾流量， Kmol/h； CP— 各氣體組分比熱容， kJ（ kmol 表 216 粗甲醇中各組分的物理常數(shù) 組分 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH C8H18 H2O 氣化熱， kJ/h 液體比熱容， kJ（ h C 于是，得表 215 表 215 甲醇合成塔全塔熱平衡表 熱量 氣體顯熱 反應(yīng)熱 熱損失 合計 入熱， kJ/h — 出熱， kJ/h — 甲醇水冷器的熱量平衡計算 Q入口氣＋ Q冷凝 =Q 出口氣＋ Q 液體＋ Q冷卻 水 式中， Q 入口氣、 Q 出口氣 — 分別為冷凝器進口與出口氣體顯熱， kJ/h； Q冷凝 — 在出口溫度下氣體冷凝放熱， kJ/h； Q 液體 — 出冷凝器液體帶熱， kJ/h； Q 冷卻水 — 冷卻水帶下走熱量， kJ/h。 。 。 。 。 C) 在甲醇合成塔內(nèi)， CO、 CO H2 按反應(yīng)式（ 22）、（ 23）、（ 24）、（ 25）、（ 26） 及（ 27），生成甲醇，二甲醚，異丁醇 ，甲烷及辛烷，二氧化碳還原成一氧化碳和水，產(chǎn)生的熱量如表 213 所示 查物性手冊得甲醇合成塔出口狀態(tài)下各組分的比熱容，根據(jù)表 28甲醇 合成塔出口物料的流量，并按 Q出塔 =G出塔 Cm 入，分別算出出塔各組分的熱量，列表為 214。 C） — 入搭量 Nm3/h Kmol/h 入塔熱量， kJ/(h C) 續(xù)表 212 甲醇合成塔入塔各組分的比熱容和熱量 組分 CH4 Ar CH3OH 合計 比熱容 kJ（ kmol C） 入塔量 Nm3/h Kmol/h 入塔熱量， kJ/(h C，所以入塔總熱量為 40=表 212 甲醇合成塔入塔各組分的比熱容和熱量 組 分 CO CO2 H2 N2 比熱容 kJ（ kmol 而 =G 式中 Gr— 各組分的生成量， — 生成反應(yīng)的熱量變化 kJ/ m3 或 kJ/mol。 C Q 損失 — 合成塔熱損失， kJ/h 又： （ 28） 式中 G— 入塔氣體各組分流量， Nm3/h。 甲醇合成塔的熱平衡計算 + = （ 27） 式中： Q入塔氣 — 入塔氣體組分熱量， kJ/h； Q— 合成反應(yīng)和副反 應(yīng)的反應(yīng)熱， kJ/h； G 出塔 — 了合成塔各組分，包括反應(yīng)物、生成物流量，Nm3/h； Gm 入 — 各組分的比熱容， kJ/ Nm3 年產(chǎn) 60kt 粗甲醇合成塔和冷凝器的熱量平衡計算 根據(jù)以上提供條件和計算結(jié)果。在一個封閉的體系中，各種能量之總和將維持不變。低耗的重要手段落。熱平衡計算可以為生 產(chǎn)過程提供熱能的供需量、如熱交換的換熱面積、熱介質(zhì)或冷介質(zhì)的消耗量設(shè)備能源消耗等，從而可以求得原材料、燃料和能量的消耗定額，計算產(chǎn)品成本和結(jié)濟效益。 表 210 精煉氣流量組成 組分 H2 N2 CH4 Ar 合計 精煉氣流量， Nm3/h 組成 % （ 16）根據(jù)表 21，表 210 得氨合成塔生產(chǎn)最終平衡，見表 211 表 211 氨合成塔物料平衡表 消耗分類 H2 N2 CH4 Ar 反應(yīng)生成 NH3 合計 精煉氣， Nm3/h — — 溶液損耗， Nm3/h — — — — 小計 — — 合成反應(yīng)消耗， Nm3/h — — — 吹出氣， Nm3/h — — 氨擴散損耗， Nm3/h — — — — 合成氨產(chǎn)量， Nm3/h — — — — 合成氨產(chǎn)量， kg/g — — — — 粗甲醇的精餾幾乎全部是物理過程，其物料平衡計算與上述訂算方法有一定的差別。 表 24變換氣流量及組成 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar 小計 流量，Nm3/h 7373 組成， % 28 100 （ 10）甲醇合成塔出塔氣中含甲醇 %, 根據(jù)表 23，設(shè)甲醇塔出塔氣量斯社（ G 醇出塔）為 G醇出塔 = Nm3/h G醇循環(huán) =— — +— = Nm3/h 故得循環(huán)氣各組分的量如表 25所示 表 25甲醇塔循環(huán)氣量及其組成 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 流量， Nm3/h 組成， % 續(xù)表 25甲醇塔循環(huán)氣量及其組成 組分 CH4 Ar CH3OH 小計 流量， Nm3/h 組成， % （ 11）甲醇合成塔玉塔氣量的計算 根據(jù) G入四醇塔 =G 新鮮氣 +G循環(huán)氣，由表 （ 23）和表（ 25）計算得甲醇合成塔入塔氣功（ G 入甲醇塔）量，如表（ 26） （ 12）甲醇合成塔出塔氣流量能組成計算 因為 G醇出塔 =G 醇入塔 — G醇反應(yīng) +G 醇 — G醇副產(chǎn)物，根據(jù)（ 26），表 21，表 22得表 27 為甲醇合成塔流量及組成及組成 表 26甲醇合成塔入塔氣量 組分 CO CO2 H2 N2 流量， Nm3/h 組成， % 續(xù)表 26甲醇合成塔入塔氣量 組 分 CH4 Ar CH3OH 小計 流量， Nm3/h 組成， % 100 表 27甲醇合成塔出塔氣流量及組成 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar 入塔氣流量，Nm3/h 合成反應(yīng)消耗， Nm3/h — — — 反應(yīng)生成物， Nm3/h — — — — — 出塔氣流量，Nm3/h 組成 % 續(xù)表 27甲醇合成塔出塔氣流量及組成 組分 CH3OH C4H9OH （ CH3） 2O C8H18 H2O 合計 入塔氣流量， Nm3/h — — — — 合成反應(yīng)消耗， Nm3/h — — — — — 反應(yīng)生成物，Nm3/h 出塔氫流量，Nm3/h 369091 組成， % — — （ 13）醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品流量與組成如表 28所示。 C, H2 和 N2 在水中溶解度為 Nm3/t和 Nm3/t 水 已知水洗塔的氣水比為 10，則每小時洗滌用水量為 Nm3/h。因為反應(yīng)式（ 22）生成的二甲醚有 Nm3/h,其中有 Nm3/h 溶入粗早醇被送往精餾，只有 Nm3/h 擴散進入氣相 （ 7）醇后氣中有 甲醇隨氣體帶入銅洗，合成氨產(chǎn)量為 ，帶入甲醇為 % = Nm3/h （ 8）綜合表 21和 22，即得進入甲醇合成塔之新鮮氣量 G 新鮮氣所組成，列表 23。 C時液態(tài)甲醇中釋放的 CO、 CO H2 等混合氣中，每含 甲醇。 （ 4）忽略由原料氣帶走的水分，根據(jù)反應(yīng)式（ 23）、（ 24）、（ 25）、（ 27），求得反應(yīng)（ 26）生成的反應(yīng)水為： — — — 3 — 8= kmol/h 即在逆變換反應(yīng)中生成 kmol/h 的 CO和 H2O （ 5）當(dāng)壓力為 10106Pa ，在 30℃ 時，每 1t 粗甲醇中溶解反應(yīng)氣組成如表 22所示。 C 時，氫氨混合氣中氨的平衡濃度為 %，則貯罐氣中氨損失（ G 氨損）為 = Nm3/h G氨損 =36。 則每小時在液氮中氫氮氯溶解損失分別為： Nm3/h 和 Nm3/h。 C。原料液甲醇含量： 84%(質(zhì)量分數(shù) )，原料液溫度： 45℃ 設(shè)計要求：塔頂?shù)募状己坎恍∮?99%(質(zhì)量分數(shù) ) 塔底的甲醇含量不大于 %(質(zhì)量分數(shù) ) 產(chǎn)品粗甲醇的組成（質(zhì)量為）： 甲醇（ CH3OH） 84% 二甲醚（（ CH3） 2O） % 高級醇（ C4H9OH） % 高級烷烴（ C8H18） % 水（ H2O） 5% 產(chǎn)量分配為： 合成氨 60kt/a, t/d 粗甲醇 400000t/a, t/d 計算實現(xiàn)合成氨產(chǎn)量計劃所需要原料氣（醇后氣）的量： （ 1）參加反應(yīng)理論耗氣量 根據(jù)反應(yīng)方程式： 1 H2＋ N2=NH3 則耗氫氣為： 1 =55764kmol/h= =（ 2）原料氣中惰性氣含量為 －（ 1247。 計算年產(chǎn) 400kt，醇氨比 40%。在生產(chǎn)過程中，也會產(chǎn)生不需要的或者有害的組分，如硫化物、二氧化碳、甲烷、氬氣等，這些組分有些可通過計算得外，