【正文】 (CH3)2O C4H9OH H2O含量（Wt %） 表22 新鮮氣組成組 分 CO CO2 H2 CH4 N2含量（V %） 表23 各物質(zhì)的摩爾質(zhì)量組分 CO CO2 H2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O摩爾質(zhì)量（g/mol） 28 44 2 16 28 32 46 74 18根據(jù)粗甲醇各組分及含量，算得各組分的量為：甲醇： 即二甲醚： 異丁醇： 水： 上述計算結(jié)果見表24表24 粗甲醇物料表組 分 CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O 合計 kg/h wt% kmol/h mol% MPa，40℃時各組分在甲醇中的溶解度列于表25表25各物質(zhì)在甲醇中溶解度組 分 CO CO2 H2 CH4 N2溶解度（Nm3/t粗甲醇） 以一小時為基準則一氧化碳在甲醇中的摩爾溶解量為：同理二氧化碳、氫氣、甲烷、氮氣在甲醇中的摩爾溶解度依次為： 現(xiàn)將其列為表格形式，見表26：表26各物質(zhì)在甲醇中溶解量組 分 CO CO2 H2 CH4 N2 合計溶解量（） 溶解量（kg/h） 合成工段物料衡算合成甲醇主反應(yīng)方程式為： 可能的副反應(yīng)主要有： 上述個反應(yīng)均為可逆反應(yīng)。利用惰性氣體在循環(huán)氣中的含量i來建立兩個方程式：nK + mK = i （27）CK + hK + KK = 1—i （28）聯(lián)立上述八個方程，得到兩個輔助變量D、B：上例各式中的符號意義：V——生成一噸粗甲醇的氣體總體積，kmol/h；N——氮量，kmol/h；n——氮氣含量，V%Ku——參加反應(yīng)的CO2的量，kmol/h；K——CO2量，kmol/h；k——CO2含量，V%；M——甲烷的生成量，kmol/h；m——甲烷含量，V%；H——氫氣量，kmol/h；h——氫氣含量，V%；C——CO的量，kmol/h；c——CO含量，V%；L——甲醇量，kmol/h；A——二甲醚量，kmol/h；I——異丁醇的量，kmol/h；W——生成的水量，kmol/h ；i——循環(huán)氣中氮氣的百分數(shù)，V%；符號腳注表示：P——產(chǎn)物； K——循環(huán)氣； F——新鮮氣；i的經(jīng)驗范圍值為15% ～ 25%，取i = 20%，則 根據(jù)經(jīng)驗，設(shè)循環(huán)氣中二氧化碳的含量=%，由此知循環(huán)氣中氮氣含量為：%由（27）式知，mk =i=% =%馳放氣的量: 新鮮氣加入量: kmol/hLurgi工藝新鮮氣與循環(huán)氣之比為1: 5，故循環(huán)氣的量為：5 VF = = ；甲烷的生成量： 進行逆變換反應(yīng)消耗的CO2的量： kmol/h新鮮原料氣中一氧化碳的量 解得循環(huán)氣中一氧化碳的含量：CK =%由（29）式 CK + + kK = 1i 帶入數(shù)據(jù)知循環(huán)氣中氫氣的含量： = %由于此物料衡算方法選用試差法，故需要核算。因此，試差成功，上述計算有效。由生產(chǎn)經(jīng)驗②知，5MPa、40℃下，年產(chǎn)4萬噸粗甲醇在氣液分離設(shè)備中，粗甲醇中各組分的揮發(fā)量依次為：、,異丁醇在該條件下幾乎不揮發(fā)，： + + + 0 = 粗甲醇中各物質(zhì)揮發(fā)量見表28表28 液相粗甲醇中各組分的揮發(fā)量組 分 CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O 合計揮發(fā)量（ kmol/h） 0 計算表明弛放氣與循環(huán)氣的比值不到7%，因此弛放氣中揮發(fā)組分的量可以忽略，故不考慮揮發(fā)相時弛放氣與循環(huán)氣之比近似為：因此考慮揮發(fā)相時弛放氣與循環(huán)氣之比近似為：由此得弛放氣中甲醇的量為同理，、不考慮揮發(fā)量馳放氣中各氣體的摩爾流量為： 馳放氣的總量VK = CO的量：% = CO2的量：% = H2的量： % = CH4的量：% = N2的量： % = 則馳放氣的組成列于表29中:表29 馳放氣流量及組成組 分 CO H2 CO2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O 合計 kg/h Wt% kmol/h mol% 計算示例，以一氧化碳為例：弛放氣總物質(zhì)的量的流量為 ： + + + + + + += 一氧化碳的摩爾分數(shù)：( / ) 100% =%弛放氣總質(zhì)量流量為：+++++++ = kg/h一氧化碳的摩爾分數(shù)：( 28 / ) 100% = %易知循環(huán)氣中CH3OH的量為： = kmol/h(CH3)2O的量為： = kmol/h H2O的量為： = kmol/h由于循環(huán)氣中各組分的摩爾分數(shù)與弛放氣中的一樣，故循環(huán)氣中各氣體的量為： 循環(huán)氣總量為： kmol/h CO的量：% = kmol/hCO2的量：% = kmol/hH2的量：% = kmol/hCH4的量：% = kmol/hN2的量：% = kmol/h由計算得到循環(huán)氣的流量及組成，列于表210中：表210 循環(huán)氣的流量及組成組 分 CO H2 CO2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O 合計 kg/h Wt% kmol/h mol% 計算示例，計算方法與弛放氣流量組成的計算方法大體一致。由表29和表210可得到甲醇分離器出口氣體的流量及組成，見表213：表213 甲醇分離器氣相流量及組成組 分 CO H2 CO2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O 合計 kg/h Wt% kmol/h mol% 計算示例，以一氧化碳為例：由表29和表210可知，一氧化碳流量： + = kmol/h一氧化碳的質(zhì)量流量為： + = kg/h分離器出口氣體摩爾流量為： + = kmol/h分離器出口氣體質(zhì)量流量為： + = kg/h則一氧化碳的摩爾含量為： ) 100% = %一氧化碳的質(zhì)量含量為： () 100% = %分離器出口液相組成為生成的粗甲醇及溶解在其中的小部分合成氣，由表24和表26可計算出分離器出口液相組成及流量，見表214。粗甲醇泄壓后，溶解在其中的氣體（除二甲醚）可認為全部釋放，液相粗甲醇即為設(shè)計任務(wù)規(guī)定的粗甲醇（具體見表24），進入到精餾工段進行精制；放空的氣相即為溶解在粗甲醇中的氣體（具體見表26）。 合成工段熱量衡算 合成塔的熱量衡算 熱平衡方程式全塔熱平衡方程式為：∑Q 入塔氣 + ∑Q r ∑Q出塔氣 + Q熱損 + Q移+ Q維 （1）式中： Q 入塔氣 ——入塔氣帶入的熱量，kJ/h； Q r ——合成反應(yīng)的反應(yīng)熱，kJ/h； Q出塔氣 —— 出塔氣帶走熱量，kJ/h； Q熱損 ——合成塔熱損失，kJ/h Q移 —— 沸騰水移出去的熱量，kJ/h Q維 —— 維持合成塔反應(yīng)所需要的熱量，kJ/h ∑Q 入塔氣 ∑（Gi Ci T入） （2）式中：Gi——入塔氣各組分流量，kmol/h；Ci——入塔各組分的比熱容，kJ/（kmol . ℃）；T入——入塔氣體溫度，℃；∑Q出塔氣∑（Go Co T出） （3）式中：Go——出塔氣各組分流量kmol/h；Co ——出塔各組分的熱容，kJ/（kmol . ℃）；To—— 出塔氣體溫度，℃；∑QrQr1 + Qr2 + Qr3 + Qr4 + Qr5 （4）式中：QrQr2 、Qr Qr4——分別為甲醇、二甲醚、甲烷、異丁醇、生成熱，kJ/h； Qr5——二氧化碳逆變反應(yīng)的反應(yīng)熱，kJ/h QrGr△H （5）式中：Gr——各組分生成量，kmol/h；△H——生成反應(yīng)的摩爾熱，kJ/mol 定壓熱容計算式由實驗數(shù)據(jù)用電子計算機上回歸得出下列各式，可以計算純組分壓力下的比熱：CPH2 = + (T/100) + 102PH2 – 106(PH2)2 + 103 PH2(T/100) （6）CPCO = [ (T/100) + (T/100)2 – 102(T/100)3 + 102PCO 103 PCO(T/100)] （7）CPCO2 = [ + (T/100) + (T/100)2 + 102 PCO2(T/100)] （8）CCH3OH = + (T/100) (T/100)2 + (T/100)3 + PCH3OH / (T/)3 （9）CH2O = [ (T/100) + 103 (T/100)3 + 102 PH2O(T/100)] （10）CN2 = [ (T/100) + (T/100)2 – 102(T/100)3 + 102PN2 103 PN2(T/100)] （11）以上各式中溫度T的單位為K，壓力里P的單位為MPa，比熱C的單位為KCal/(Kmol ℃)。 二甲醚和異丁醇的比熱容沒有經(jīng)驗計算公式，故需查得，由物性數(shù)據(jù)手冊查得：二甲醚和異丁醇在壓力5MPa，溫度為220℃及250℃下的比熱容分別為：Ci(CH3)2O = kJ/(kmol ℃) ； Co(CH3)2O = kJ/(kmol ℃) ； CiC4H9OH kJ/(kmol ℃) ； CoC4H9OHO= kJ/(kmol ℃) 合成塔熱量衡算（1）、入塔氣熱量入塔氣熱量計算公式為: ∑Q 入塔氣 ∑（G入塔氣Cmλ Tmλ） 式中：G入塔氣——入塔氣各組