【正文】 還須經(jīng)精練，去進(jìn)行氨合成反應(yīng)。甲醇合成氣是采取部分循環(huán)，合成甲醇不是全部生產(chǎn)工藝的終端。既要保持合成甲醇所必須的CO、CO2，又不能使H2S等氣體進(jìn)入系統(tǒng)。增設(shè)聯(lián)醇后，聯(lián)醇前原料氣中CO、CO2含量提高，這樣節(jié)省了變換與脫碳的能耗，醇后氣中CO、CO2含量下降，減少了原料氣精制的消耗，這樣可使合成氨的成本有明顯的降低，所以聯(lián)醇工藝也是合成氨工藝發(fā)展中的一種優(yōu)化的凈化組合工藝。所以聯(lián)醇工藝具有投資省、見效快的優(yōu)點(diǎn)，是值得在甲醇合成工業(yè)中繼續(xù)推廣的一種技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步,“聯(lián)醇”這一概念得到豐富和發(fā)展。隨著工藝的不斷改善，現(xiàn)在普遍采用的中壓聯(lián)醇工藝也將逐步被低壓聯(lián)醇工藝所取代。3 工藝條件的選擇 合成反應(yīng)溫度的選擇合成甲醇反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)，因此，控制溫度[4]是極其重要的因素。在實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)溫度還必須取決于所選催化劑的活性范圍。 合成反應(yīng)壓力的選擇提高壓力，對(duì)于合成甲醇的化學(xué)平衡有利，也有利于提高反應(yīng)速度，提高單位時(shí)間的甲醇產(chǎn)量。而且，甲醇平衡濃度也不是隨壓力而成比例的增加，當(dāng)壓力提高到一定程度平衡濃度也就不再往上增加。聯(lián)醇生產(chǎn)中合成壓力主要取決于以下兩個(gè)因素：（1） 催化劑選用[8][9]。（2） 聯(lián)醇與合成氨工藝配合。 空間速度 決定空間速度[4]（簡(jiǎn)稱空速）有以下幾個(gè)條件：（1）甲醇合成塔熱平衡主要靠反應(yīng)熱與氣體流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。（2）空速太大，通過水冷凝器、醇分離器流速過高，如果不增加冷卻面積和分離器截面，則氣體中的甲醇不能得到很好的冷凝和分離。（4）要增加空速主要還是增加循環(huán)量，增加了能耗。h)。對(duì)于聯(lián)醇來說，由于甲醇合成以后氣體要保持相當(dāng)量的氫去參加氨的合成，所以氫是過量的。在聯(lián)醇生產(chǎn)中，通常以改變變換氣中一氧化碳的含量來調(diào)節(jié)甲醇產(chǎn)量在總氨中的比例。4 合成工段物料衡算和能量衡算 計(jì)算年產(chǎn)5000噸甲醇、醇氨比為50％的聯(lián)醇生產(chǎn)。C時(shí)，液氨中氫氮?dú)馊芙鈸p失： 查表，在上述狀況下液氨中氫氮?dú)馊芙饬糠謩e為： ， 則每小時(shí)在液氨中氫氮?dú)馊芙鈸p失分別為和。C時(shí)，%，則貯罐氣中氨損失為： 折合成氨損失為： 損失為 損失為 所以，每小時(shí)需精煉氣為 合成氨所需醇后氣量醇后氣中尚有CO % % %則每小時(shí)需為 其中，CO 于是，耗用量Nm3/h氣體組成，Nm3/hH2N2COCO2CH4ArCH3OH小 計(jì)合成氨反應(yīng)精煉損耗液氨中溶解損耗氨擴(kuò)散損耗惰性氣合計(jì)醇后氣組成%100 合成氨生產(chǎn)耗用醇后氣量及其組成： 主反應(yīng) (42) 副反應(yīng) (43) (44) (45) (46) (47) 計(jì)算各組分生成量根據(jù)粗甲醇組分，算得各組分得生成量為：甲醇 即 ， 甲醚 即 ，雜醇 即 ，烴類 即 ，水 即 ， 計(jì)算的小時(shí)生產(chǎn)生產(chǎn)中測(cè)得，按反應(yīng)式（44），每生產(chǎn)一噸粗甲醇的同時(shí)，即粗甲醇，所以的小時(shí)生產(chǎn)量為： 即 計(jì)算反應(yīng)式（46）生成的水量忽略由原料氣帶入的水分，根據(jù)反應(yīng)式（43）、（44）、（45）、（47），求反應(yīng)式（46）生成的水量。C時(shí)， 混合氣在粗甲醇中的溶解量組 分COCO2H2N2CH4(CH3)2O小 計(jì)溶解量Nm3/tNm3/h組成，%100 粗甲醇弛放氣中甲醇的擴(kuò)散損失：根據(jù)測(cè)定，在35176。 粗甲醇合成每小時(shí)耗氣量及組成 %甲醇隨氣體帶入銅洗，帶走甲醇為： 于是。 進(jìn)甲醇合成塔新鮮氣（G新鮮氣）組成組 分COCO2H2N2CH4Ar小計(jì)合成甲醇消耗Nm3/ h —合成氨消耗Nm3/ h新鮮氣消耗Nm3/ h新鮮氣組成，%100 變換氣需要量 如果不計(jì)水洗時(shí)、及等的溶解損失，單計(jì)算、的損失，查表，在壓力為30176。已知，水洗塔的氣水比為10，則每小時(shí)洗滌水用量為。 變換氣流量及組成組 分COCO2H2N2CH4Ar小計(jì)流量Nm3/ h組成，%100 甲醇合成塔循環(huán)氣量的計(jì)算 測(cè)得，％，設(shè)甲醇塔出塔氣量為： 。 甲醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品流量與組成組分COCO2H2N2CH4Ar分離器損失氣量Nm3/ h出分離器氣體流量Nm3/ h組成，%出分離器液體流量Nm3/ h（氣態(tài)）組成，%重量，kg/h組成，%組分CH3OHC4H9OH(CH3)2OC8H18H2O合計(jì)分離器損失氣量Nm3/ h出分離器氣體流量Nm3/ h組成，%\100出分離器液體流量Nm3/ h（氣態(tài)）組成，%100重量，kg/h組成，%100 。 精煉氣流量和組成組分H2N2CH4Ar合計(jì)精煉氣流量，Nm3/ h組成，%100 、。 查手冊(cè)[11]。176。176。C，所以入塔總熱量為： 塔內(nèi)反應(yīng)熱計(jì)算在甲醇合成塔內(nèi)，CO、COH2按反應(yīng)式（42）、（43）、（44）、（45）、（46）及（47），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。 甲醇合成塔出塔各組分的比熱容組 分COCO2H2N2CH4比熱容，kJ/(kmol176。C)組分ArCH3OHC4H9OH(CH3)2OC8H18H2O合計(jì)比熱容，kJ/(kmol176。C) 全塔熱損失 計(jì)算條件已經(jīng)給出全塔熱損失為5%，因此損失熱量為： 按全塔熱平衡方程式 ，求出出塔氣體溫度。 熱平衡方程式 式中——分別為冷凝器進(jìn)口與出口氣體顯熱，kJ/h ——在出口溫度下氣體冷凝放熱，kJ/h ——出冷凝器液體帶熱，kJ/h ——冷卻水帶走熱量，kJ/h 熱平衡計(jì)算由手冊(cè)[11]查得， 粗甲醇中各組分的物理常數(shù)組 分CH3OH(CH3)2OC4H9OHC8H18H2O汽化熱,kJ/kg液體熱容,kJ/(kg176。 式中 ——冷凝液體流量，kg/h ——組分的汽化熱，KJ/kg 出塔氣在冷凝器冷凝放熱量組 分CH3OH(CH3)2OC4H9OHC8H18H2O合計(jì)冷凝量Nm3/ hKg/h放熱量，KJ/(h176?！淠鞒隹诟鹘M分摩爾流量，kmol/h CP——出口氣體各組分比熱容，J/（mol.℃） T出口——冷凝器出口氣體溫度，℃ ，計(jì)算冷凝器出口氣體顯熱。C)因冷凝器氣體出口溫度為38℃，所以出口氣體熱量為： 冷凝器出口液體帶走熱量。39。℃）。表21 冷凝器出口液體熱量組分CH3OH(CH3)2OC4H9OHC8H18H2O合計(jì)液體熱容，KJ/(Kg176。176。 已知：上端原料氣進(jìn)換熱器的溫度為50℃，產(chǎn)物進(jìn)換熱器的溫度分別為270℃，℃，℃。在產(chǎn)物的定性溫度下，查圖[15]知，產(chǎn)物的壓縮因子為Z= （其中199℃為產(chǎn)物的定性溫度）產(chǎn)物的質(zhì)量流量為：列管內(nèi)產(chǎn)物的質(zhì)量流量為：故可知，單程列管數(shù)為從而可以算得列管內(nèi)的實(shí)際質(zhì)量流量為：則算得管內(nèi)的雷諾數(shù)和普蘭特常數(shù)如下： 假設(shè)殼程傳熱系數(shù)為ao=200W/(m2.℃)污垢熱阻管壁的導(dǎo)熱系數(shù) λ=45 W/(m.℃)： 考慮15%的面積裕度,S=S39。總列管數(shù)為 熱管排列 采用組合排列法，即按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。其中氣體溫度為40℃，查圖[15]知其壓縮因子為Z= （其中2為冷襯管內(nèi)氣體的流速）綜上可取換熱器內(nèi)徑 D=，冷襯管直徑d=。 接管將原料氣的標(biāo)準(zhǔn)體積流量折換成13MPa下的體積流量，則有： 殼程原料氣進(jìn)口接管：取管原料氣流速為u=，則上端接管內(nèi)徑為 故取上端接管的直徑為150mm。將產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)體積流量折換成13MPa下的體積流量，則有： 管程產(chǎn)物出口接管：取管內(nèi)流速u=，則接管內(nèi)徑為故取產(chǎn)物出口接管的直徑為150mm。 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果換熱器型式:固定管板式殼體內(nèi)徑（mm）：900 換熱面積(m2)：工 藝 參 數(shù)名 稱管 程殼 程物料名稱產(chǎn)物原料氣操作壓力,MPa1313