產(chǎn)萬噸煤制甲醇合成工段初步設計方案

1、目錄第1章概述41.1甲醇性質(zhì)41.2甲醇用途41.3甲醇生產(chǎn)工藝的發(fā)41. 4甲醇生產(chǎn)原料5第2章工藝流程設計62.1合成甲醇工藝的選擇62.1.1甲醇合成塔的選擇62.1.2催化劑的選用62.1.3合成工序工藝操作條件的確定與論證8第3章工藝流程103.1甲醇合成工藝流程10第4章工藝計算124.1物料衡算124.1.1合成工段134.2能量衡算184.2.1煤發(fā)電量184.2.2合成工段18第5章主要設備的計算和選型225.1甲醇合成塔的設計225.2水冷器的工藝設計255.3循環(huán)壓縮機的選型285.4氣化爐的選型285.5甲醇合成廠的主要設備一覽表28第6章合成車間設計296.1廠房的

2、整體布置設計296.2合成車間設備布置的設計29第7章設計結果評價30參考文獻31致謝32第1章概述11甲醇性質(zhì)甲醇俗稱木醇、木精，英文名為methanol，分子式CH3OH。是一種無色、 透明、易燃、有毒、易揮發(fā)的液體，略帶酒精味；分子量 32.04，相對密度 0.7914(d420，蒸氣相對密度1.11(空氣=1,熔點-97.8C，沸點64.7C，閃點 開杯）16C ,自燃點473 C ,折射率（20C1.3287 ,表面張力25C ） 45.05mN/m，蒸氣壓20C） 12.265kPa,粘度20C） 0.5945mPas。能與水、乙 醇、乙醚、苯、酮類和大多數(shù)其他有機溶劑混溶。蒸氣與

3、空氣形成爆炸性混合 物，爆炸極限6.0%36.5 % 體積比）。化學性質(zhì)較活潑，能發(fā)生氧化、酯 化、羰基化等化學反應。12甲醇用途甲醇是重要有機化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，廣泛應用于精細化工，塑料，醫(yī) 藥，林產(chǎn)品加工等領域。甲醇主要用于生產(chǎn)甲醛，消耗量要占到甲醇總產(chǎn)量的 一半，甲醛則是生產(chǎn)各種合成樹脂不可少的原料。用甲醇作甲基化試劑可生產(chǎn) 丙烯酸甲酯、對苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等；甲醇羰基 化可生產(chǎn)醋酸、醋酐、甲酸甲酯等重要有機合成中間體，它們是制造各種染 料、藥品、農(nóng)藥、炸藥、香料、噴漆的原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益 受到重視。甲醇也是一種重要的有機溶劑，其溶解性能

4、優(yōu)于乙醇，可用于調(diào)制 油漆。作為一種良好的萃取劑，甲醇在分析化學中可用于一些物質(zhì)的分離。甲 醇還是一種很有前景的清潔能源，甲醇燃料以其安全、廉價、燃燒充分，利用 率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點，替代汽油已經(jīng)成為車用燃料的發(fā)展方向之一；另外燃 料級甲醇用于供熱和發(fā)電，也可達到環(huán)保要求。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇 蛋白，富含維生素和蛋白質(zhì)，具有營養(yǎng)價值高而成本低的優(yōu)點，用作飼料添加 劑，有著廣闊的應用前景。13甲醇生產(chǎn)工藝的發(fā)展甲醇是醇類中最簡單的一元醇。1661年英國化學家R.波義耳首先干餾后的 液體產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)甲醇，故甲醇俗稱木精、木醇。在自然界只有某些樹葉或果實 中含有少量的游離態(tài)甲醇，絕大多數(shù)以酯或醚

5、的形式存在。1857年法國的M貝 特洛在實驗室用一氯甲烷在堿性溶液中水解也制得了甲醇。1923年德國BASF公司首先用合成氣在高壓下實現(xiàn)了甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)，直 到1965年，這種高壓法工藝是合成甲醇的唯一方法。1966年英國ICI公司開發(fā)了 低壓法工藝，接著又開發(fā)了中壓法工藝。1971年德國的Lurg i公司相繼開發(fā)了適 用于天然氣一渣油為原料的低壓法工藝。由于低壓法比高壓法在能耗、裝置建 設和單系列反應器生產(chǎn)能力方面具有明顯的優(yōu)越性，所以從70年代中期起，國 外新建裝置大多采用低壓法工藝。世界上典型的甲醇合成工藝主要有ICI工藝、 Lurgi工藝和三菱瓦斯化學公司（MCC工藝。目前，國外的液

6、相甲醇合成新工藝 具有投資省、熱效率高、生產(chǎn)成本低的顯著優(yōu)點，尤其是LPMEOHTM工藝， 采用漿態(tài)反應器，特別適用于用現(xiàn)代氣流床煤氣化爐生產(chǎn)的低H2 / （CO+CO2 比的原料氣，在價格上能夠與天然氣原料競爭。我國的甲醇生產(chǎn)始于1957年，50年代在吉林、蘭州和太原等地建成了以煤 或焦炭為原料來生產(chǎn)甲醇的裝置。60年代建成了一批中小型裝置，并在合成氨 工業(yè)的基礎上開發(fā)了聯(lián)產(chǎn)法生產(chǎn)甲醇的工藝。70年代四川維尼綸廠引進了一套 以乙炔尾氣為原料的95kt/a低壓法裝置，采用英國1。1技術。1995年12月，由化工部第八設計院和上海 化工設計院聯(lián)合設計的200kt/a甲醇生產(chǎn)裝置在上海太平洋化工公

7、司順利投產(chǎn)，標志著我國甲醇生產(chǎn)技術向 大型化和國產(chǎn)化邁出了新的一步。2000年，杭州林達公司開發(fā)了擁有完全自主 知識產(chǎn)權的JW低壓均溫甲醇合成塔技術，打破長期來被ICI、Lurgi等國外少數(shù) 公司所壟斷擁的局面，并在2004年獲得國家技術發(fā)明二等獎。2005年，該技術 成功應用于國內(nèi)首家焦爐氣制甲醇裝置上。1. 4甲醇生產(chǎn)原料合成甲醇的工業(yè)生產(chǎn)是以固體 如煤、焦炭）、液體 如原油、重油、輕油 ）或氣體 如天然氣及其它可燃性氣體）為原料，經(jīng)造氣、凈化 脫硫）變換， 除二氧化碳，配制成一定配比的合成氣。在不同的催化劑存在下，選用不同的 工藝條件可單產(chǎn)甲醇 分高、中、低壓法），或與合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇 甲

8、醇合成 甲醇精餾圖1煤制甲醇的簡單工藝流程首先是采用GSP氣化工藝將原料煤氣化為合成氣；然后通過變換和NHD脫 硫脫碳工藝將合成氣轉(zhuǎn)化為滿足甲醇合成條件的原料氣；第三步就是甲醇的合 成，將原料氣加壓到5.14Mpa，加溫0225C后輸入列管式等溫反應器，在XNC- 98型催化劑的作用下合成甲醇，生成的粗甲醇送入精餾塔精餾，得到精甲醇。 然后利用三塔精餾工藝將粗甲醇精制得到精甲醇。2.1合成甲醇工藝的選擇甲醇合成的典型工藝主要是：低壓工藝1。1低壓工藝、Lurgi低壓工藝）、 中壓工藝、高壓工藝。甲醇合成工藝中最重要的工序是甲醇的合成，其關鍵技 術是合成甲醇催化劑的和反應器，設計采用用的是低壓合

9、成工藝。2.1.1甲醇合成塔的選擇目前，國內(nèi)外的大型甲醇合成塔塔型較多，歸納起來可分為五種：1）冷激式合成塔2）冷管式合成塔3）水管式合成塔4）固定管板列管合成塔5）多床內(nèi)換熱式合成塔綜上所述和借鑒大型甲醇合成企業(yè)的經(jīng)驗，大型裝置不宜選用激冷式和 冷管式），設計選用固定管板列管合成塔。這種塔內(nèi)甲醇合成反應接近最佳溫 度操作線，反應熱利用率高，雖然設備復雜、投資高，但是由于這種塔在國內(nèi) 外使用較多，具有豐富的管理和維修經(jīng)驗，技術也較容易得到；外加考慮到設 計的是年產(chǎn)20萬噸的甲醇合成塔 日產(chǎn)量為650噸左右），塔的塔徑和管板的厚 度不會很大，費用也不會很高，所以本設計采用了固定管板列管合成塔。2

10、.1.2催化劑的選用。通過操作條件的對比分析，可知使用銅基催化劑可大幅度節(jié)省 投資費用和操作費用，降低成本。隨著脫硫技術的發(fā)展，使用銅基催化劑己成 為甲醇合成工業(yè)的主要方向，鋅基催化劑已于80年代中期淘汰。表1國內(nèi)外常用銅基催化劑特性對比10催化劑型號組分/%操作條件CuOZnOA12O3壓力/MPa溫度/C英國 ICI 51-36030107.8-11.8190 270德國LG104513244.9210 240美國C 79-2-1.5-11.7220330丹麥LMK4010-9.8220270中國C302系列513245.0-10.0210280中國XCN-98522085.010.020

11、0290從表的對比可以看出，國產(chǎn)催化劑的銅含量已提50%以上。制備工藝合理，使該催化劑的活性、選擇性、使用壽命和機械強度均達到國外同類催化劑的 先進水平，并且價格較低。mm徑向抗壓強度：200N/cm催化劑活性和壽命：在該催化劑質(zhì)量檢驗規(guī)定的活性檢測條件下，其活性為：230C時：催化劑的時空收率1.20 kg/(L.h250 C時：催化劑的時空收率1.55 kg/(L.h在正常情況下，使用壽命為2年以上。2.1.3合成工序工藝操作條件的確定與論證1）操作溫度甲醇合成催化床層的操作溫度主要是由催化劑的活性溫度區(qū)決定的。設計中 采用的甲醇合成催化劑為國產(chǎn)的銅系XCN-98,由它的性質(zhì)可知：適合使用

12、的溫度范圍為200290C。2）操作壓力近年來普遍使用的銅基甲醇合成催化劑，其活性溫度范圍在200300C, 有較高的活性，對于規(guī)模小于30萬噸/a的工廠，操作壓力一般可降為5Mpa左右 ;對于超大型的甲醇裝置，為了減少設備尺寸，合成系統(tǒng)的操作壓力可以升至1 0Mpa左右。設采用的是低壓法 入塔壓強為5.14MPa）合成甲醇。3）氣體組成對于甲醇合成原料氣，即合成工序的新鮮氣，應維持f=2.102.15,并保持一定的CO2。由于新鮮氣中略大于2,而反應過程中氫與一氧化碳、二氧化碳的化學計量 比分別為2:1和3:1，因此循環(huán)氣中遠大于2。合成塔中氫氣過量，對減少副反應是有利的。甲醇合成過程中，需

13、要一定的二氧化碳存在以保持催化劑的高活性。一般不 超過5%。4）空速：空速不僅是一個和合成回路氣體循環(huán)量相關聯(lián)的工藝控制參數(shù)，也是一個 影響綜合經(jīng)濟效益的變量。甲醇合成過程中，首先甲醇合成塔內(nèi)的氣體空速必 須滿足催化劑的使用要求，國產(chǎn)銅基催化劑，一般要求氣體空速在800020000 h-1之間?？账龠^低，結炭等副反應加劇，空速過高，系統(tǒng)阻力加大或合成系統(tǒng)投 資加大，能耗增加，催化劑的更換周期縮短?？账俚倪x擇需要根據(jù)每一種催化粗甲醇 馳放氣圖2 3 Luigi低壓法甲醇合成工藝流種L透平壓縮機z N.熱交換器3鍋爐水預熱器4.水冷卻器5.甲醇合成塔6.泡汽包7甲帷分離器 8.粗甲醇貯槽第3章工藝

14、流程3.1甲醇合成工藝流程來自脫碳裝置的新鮮氣40C,3.4MPa）與循環(huán)氣一起經(jīng)甲醇合成氣壓縮機C7001）壓縮至5.14MPa后，經(jīng)過入塔氣預熱器E7001）加熱到225C，進入 甲醇合成塔R7001）內(nèi)，甲醇合成氣在催化劑作用下發(fā)生如下反應：CO + 2H2 = CH3OH + QCO2 + 3H2 = CH3OH + H2O + Q甲醇合成塔R7001）為列管式等溫反應器，管內(nèi)裝有XNC- 98型甲醇合成催化劑，管外為沸騰鍋爐水。反應放出大量的熱，通過列管管壁傳給鍋爐水，產(chǎn)生大量中壓蒸汽3.9MP a飽和蒸汽），減壓后送至蒸汽管網(wǎng)。副產(chǎn)蒸汽確保了甲醇合成塔內(nèi)反應趨于恒 定，且反應溫度也

15、可通過副產(chǎn)蒸汽的壓力來調(diào)節(jié)。甲醇合成塔R7001）出來的合成氣255C，4.9MPa），經(jīng)入塔氣預熱器 E7001），甲醇水冷器E7002A，8），進入甲醇分離器V7002），粗甲醇在此 被分離。分離出的粗甲醇進入甲醇膨脹槽V7003），被減壓至0.4MPa后送至精 餾裝置。甲醇分離器V7002 ）分離出的混合氣與新鮮氣按一定比例混合后升壓 送至甲醇合成塔R7001）繼續(xù)進行合成反應。從甲醇分離器V7002 ）出來的循環(huán)氣在加壓前排放一部分弛放氣，以保持 整個循環(huán)回路惰性氣體恒定。弛放氣減壓后去燃氣發(fā)電系統(tǒng)；甲醇膨脹槽V70 03）頂部排出的膨脹氣去燃料氣系統(tǒng)。合格的鍋爐給水來自變換裝置；循環(huán)

16、冷卻水來自界區(qū)外部。汽包V7001）排污，經(jīng)排污膨脹槽V7006）膨脹減壓后就地排放。第4章工藝計算4.1物料衡算工廠設計為年產(chǎn)精甲醇30萬噸，開工時間為每年330天，采用連續(xù)操作， 則每小時精甲醇的產(chǎn)量為37.88噸，即37.88t/h。精餾工段通過三塔高效精餾工藝，精甲醇的純度可達到99.9%，符合精甲醇國家一級 標準。三塔精餾工藝中甲醇的收率達97%。則入預精餾塔的粗甲醇中甲醇量37.8 8 / 0.97=39.05t/h。由粗甲醇的組成通過計算可得下表：表2粗甲醇組成組分百分比產(chǎn)量甲醇93.40%1220.31kmol/h 即 27335m3/h二甲醚0.42%3.82kmol/h 艮

17、fl 85.51m3/h高級醇 以異醇計）0.26%1.45kmol/h 艮四2.90 m3/h高級烷烴 以辛烷計）0.32%0.57kmol/h 艮P17.81m3/h水5.6%130.07kmol/h 即 2913.69m3/h粗甲醇100%41.81t/h注；設計中的體積都為標準狀態(tài)下計算方法：粗甲醇=39.05 / 0.9340 = 41.81 t/h二甲醚=41.81x0.42% = 175.602 kg/h 即3.82 kmol/h , 85.51m3/h高級醇 以異丁醇計)=41.81x0.26%=108.71kg/h即 1.45kmol/h , 32.90m3/h高級烷烴以辛烷

18、計)=41.81x0.32% = 133.79 kg/h 即0.57kmol/h, 12.81m3/h水=41.81x5.6% = 2341.36kg/h 即 130.07kmol/h, 2913.69m3/h4.1.2合成工段1)合成塔中發(fā)生的反應：主反應 CO+2H2=CH3OH1)CO2+3H2=CH3OH +H2O2)副反應 2CO+4H2=CH3O) 2+H2O3)CO+3H2=CH4+H2O4)4CO+8H2=C4H9OH+3H2O5)8CO+17H2=C18H18+8H2O6)CO2+H2=CO+H2O7)2）工業(yè)生產(chǎn)中測得低壓時，每生產(chǎn)一噸粗甲醇就會產(chǎn)生1.52m3標態(tài)）的甲烷

19、，即設計中每小時甲烷產(chǎn)量為3.97 kmol/h，63.55m3/h。由于甲醇入塔氣中水含量很少，忽略入塔氣帶入的水。由反應3）、4）、5）、6）得出反應2）、7）生成的水分為；130.07 3.97 3.821.45x3 0.57x8 =113.37 kmol/h由于合成反應中甲醇主要由一氧化碳合成，二氧化碳主要發(fā)生逆變反應生成一 氧化碳，且入塔氣中二氧化碳的含量一般不超過5%，所以計算中忽略反應2） 。則反應7）中二氧化碳生成了 113.37kmol/h，即2539.49m3/h的水和一氧化碳。3）粗甲醇中的溶解氣體量粗甲醇中氣體溶解量查表5Mpa、40C時，每一噸粗甲醇中溶解其他組成如下

20、表1噸粗甲醇中合成氣溶解情況氣體H2COCO2N2ArCH4溶解量m3/t粗甲醇)4.3640.8157.7800.3650.2431.680則粗甲醇中的溶解氣體量為：H2 = 41.81x4.364 =182.46 m3/h即 8.15kmol/hCO= 41.81x0.815=34.07 m3/h即 1.52kmol/hCO2= 41.81x7.780=325.28 m3/h艮 P14.52kmol/hN2= 41.81x0.365= 15.26m3/h即 0.68kmol/Ar = 41.81x0.243=10.16 m3/h即 0.45kmol/hCH4 = 41.81x1.680=

21、70.24m3/h即 3.13kmol/h4）粗甲醇中甲醇擴散損失40C時，液體甲醇中釋放的溶解氣中,每立方M含有37014g的甲醇，假設減壓后液 相中除二甲醚外，其他氣體全部釋放出，則甲醇擴散損失G =182.46+34.07+325.28+15.26+10.16+70.24） x0.03714=23.67kg/h即 0.74kmol/h, 16.57m3/h5）合成反應中各氣體的消耗和生成情況表4弛放氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4組成0.61%81.82%9.16%3.11%3.21%0.82%1.89%表5合成反應中消耗原料情況消耗項單位消耗原料氣組分COCO2H_2A

22、r反應1)m3/h2733554670反應3)m3/h171.02342.04反應4)m3/h63.55190.65反應5)m3/h131.60262.32反應6)m3/h102.48217.77反應7)m3/h2539.49)2539.492539.49注：括號內(nèi)的為生成量；反應1 )項不包括擴散甲醇和弛放氣中甲醇消耗的原 料氣量表6合成反應中生成物情況生成項單位生成物組分CH4CH3OHCH3O)2C4H9OHC18H18H2O反應1)m3/h27335反應3)m3/h85.5185.51反應4)m3/h63.5563.55反應5)m3/h32.9098.70反應6)m3/h17.8114

23、2.48反應7)m3/h2539.49表7其他情況原料氣消耗消耗項單 位消耗原料氣組分COCO2_H2_N2ArCH4粗甲醇中溶 解m3/h34.07325.28182.4615.2610.1670.24擴散的甲醇m3/h16.5733.14弛放氣m3/h9.16% xG3.11%xG81.20%xG3.21%xG0.82% xG1.89%xG馳放氣中甲m3/h0.61%1.22%醇xGxG注：G為馳放氣的量，m3/h。6）新鮮氣和弛放氣氣量的確定CO的各項消耗總和=新鮮氣中CO的量，艮口27335+171.02+63.55+131.60+102.4-2539.49+34.07+16.57+0

24、.61%G+9.16%G=25314.72+9.77%G同理原料氣中其他各氣體的量=該氣體的各項消耗總和，由此可得新鮮氣體中各氣體 流量，如下表：鮮3氣/h新鮮氣中惰性氣體n2+Ar)百分比保持在0.42%，反應過程中惰性氣體的量保持不變，N2+ Ar)=25.42+4.03%G，貝Q86649.47+1.0183G=25.42+4.03%G)/0.42%解得G=9396.95m3/h，即弛放氣的量為9396.95m3/h，由G可得到新鮮氣的量96218.38m3/h由弛放氣的組成可得出下表表9弛放氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4組成0.61%81.82%9.16%3.11%3

25、.21%0.82%1.89%氣量m3/h57.327688.58860.76292.24301.6477.05177.60表10新鮮氣組成氣體CH4HCOCO2N2Ar組成0.19%68.81%27.07%3.45%0.33%0.09%氣量m3/h182.8166207.8726046.313319.53317.5286.597)循環(huán)氣氣量的確定G1 =G 3+G4+G5+G6-G7-G8式中：G1為出塔氣氣量；G 3新鮮氣氣量；G4循環(huán)氣氣量；G5主反應生成氣量；G6副反應生成氣量；g7主反應消耗氣量；g8副反應消耗氣量；G5= 27335+171.02+0.61%x9396.95=2756

26、3.34m3/hG6= 85.51+85.51+63.55+63.55+32.90+98.70+17.8+142.48+2539.49+2539.49 =5668.89 m3/hG7=27335+54670+171.02+342.04+0.61%x9396.95x3=82347.98 m3/hG8=171.02+342.04+63.55+190.65+131.60+262.32+102.48+217.77+2539.49+2539.4 9=65604.41 m3/h已知出塔氣中甲醇含量為5.84%,貝QG4x0.61%+9396.95x0.61%+27335+171.02) / G1=0.05

27、84解得 G4= 547683.36m3/hG1=529181.58 m3/h表11循環(huán)氣組成氣體CH3OH H 2COCO2 N2 Ar CH4組成0.61% 81.82% 9.16% 3.11% 3.21% 0.82% 1.89%氣量 m3/h 3228 432976.36 48473.03 16457.54 16986.72 4331.08 10001.538)循環(huán)比，CO及CO2單程轉(zhuǎn)化率的確定循環(huán)比 R= G4/G 3 =547683.36/96218.38=5.699)入塔氣和出塔氣組成G1 =G 3+G4+G5+G6 G7 G8=529181.58m3/h=23624.18 km

28、ol/hG2= G3+G4 =643901.74m3/h= 28745.61kmol/h G2 為入塔氣氣量表12入塔氣組成氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 ArCH4組成 0.06%氣 m3/h量 kmol/h79.11% 12.18% 3.17% 2.72%74519.343326.750.70% 1.60%表13出塔氣組成氣體H2COCO2N2Arch3oh組成 76.29%氣m3/h量 kmol/h8.61%2.93%3.02%0.77% 5.84%氣體CH4ch3o)2C4H9OHC18H18H2O組成 1.79% 0.018%0.007%0.006% 0.62%氣m3/h

29、量 kmol/h計算過程:入塔氣COW循環(huán)氣中CO+新鮮氣中CO艮 P48473.03 +26046.31=74519.34 m3/h同理可得其他氣體氣量。出塔氣中CO=入塔氣中CO 一反應消耗的CO+反應中生成的CO艮 FI74519.3427335 171.0263.55 131.60102.48 16.579396.95x0.61%+2539.49=49181.28m3/h同理可得其它氣體量10)甲醇分離器出口氣體組成的確定分離器出口氣體組分=循環(huán)氣氣體組分+弛放氣氣體組分；則分離器出口氣體中CO 氣量=循環(huán)氣中 CO+弛放氣中 C O=48473.03+860.76=49333.79m

30、3/h即2202.40kmol/h ；同理可算的其他氣體的氣量。表14分離器出口氣體組成氣體 CH3OH H2 CO CO2N2ArCH4組成 0.61% 81.82% 9.16% 3.11% 3.21% 0.82% 1.89%氣 m3/h49333.79量 kmol/h4.2能量衡算合成塔的熱平衡計算計算公式全塔熱平衡方程式為：ZQ1 + ZQr = SQ2 + ZQ3+ Q 1)式中：Q1入塔氣各氣體組分焓，kJ/h；Qr 合成反應和副反應的反應熱，kJ/h；Q2 出塔氣各氣體組分焓，kJ/h；Q3合成塔熱損失，kJ/h；Q沸騰水吸收熱量，kJ/h。ZQ1=ZG1xCm1xTm1)2)式中

31、：G1入塔氣各組分流量，m3/h；Cm1入塔各組分的比熱容，kJ/m3.k)；Tm1入塔氣體溫度，k；ZQ2=ZG2xCm2xTm2)3)式中：G2出塔氣各組分流量m3/h；Cm2 出塔各組分的熱容，kJ/m3.k)；Tm2出塔氣體溫度，k；ZQr= Qr1 +Qr2 +Qr3+ Qr4+ Qr5 +Qr6+ Qr74)l 式中：Qr1、Qr2、Qr3、Qr4、Qr5、Qr6、分別為甲醇、二甲醚、異丁醇、甲烷、辛烷的生成熱，kJ/h；Qr7二氧化碳逆變反應的反應熱，kJ/hQr=GrxAH5)式中：Gr各組分生成量，kmol/h ；H生成反應的熱量變化，kJ/mol入塔熱量計算通過計算可以得到

32、5.14Mpa，225C時各入塔氣氣體的熱容，根據(jù)入塔氣各氣 體組分量，算的甲醇合成塔入塔熱量如下表：表15甲醇合成塔入塔熱量氣體CH3OH H 2 CO CO2N2Ar CH4熱容 kJ/kmol.k) 67.04 29.54 29.88 44.18 29.47 25.16 46.82 氣量 kmol /h13.3218477.122844.96739.86636.21162.81374.49入塔熱量 kJ/h.k) 595.32 363876.08 56673.92 21791.34 12499.40 2731.86 11689.08 入塔熱量合計為479856.00 kJ/生成的熱量，按

33、反應(1 (3 (4 (5 (6 (7生 成的熱量如下表：表16甲醇合成塔內(nèi)反應熱氣體CHQH ( CH OC H OH C HI CH CO33249884生成熱 kJ/mol 102.3749.62 200.39 957.98115.6942.92生成量 kmol /h 1220.253.811.471.14130.08109.56反應熱 kJ/h 124916992.5189052.2 294573.31092097.215048955.24701156.8 反應熱合計=136840513.6 kJ/h塔出口氣體總熱量計算表17甲醇合成塔出塔氣體組分熱容和熱量氣體 H2 COCO2N2A

34、rCH3OH熱容 29.5630.0145.0429.6125.1672.05氣量 kmol/h 16085.41815.06618.36636.21162.811232.16 出塔熱量kJ/h.k)475484.42454469.9506 27850.9344 18838.17814096.299692473.608氣體CH4vCHO)2 C4H9OH C18H18 H2O合計熱容48.14 18.0319.23101.7336.25氣量 kmol/h 377.28 3.811.471.14130.02出塔熱量kJ/x4%=(358560399.6+136840513.6x4%=19816036.528 kJ/h沸騰水吸收熱量的確定由公式(1可得 Q=ZQ + ZQr -Z Q2-ZQ3=102652762.41 kJ/h2)塔氣換熱器的熱量計算入換熱器的被加熱氣體熱量的確定表19入換熱器被加熱氣體各組分熱容和顯熱氣體CH3OH H 2 COCO2N2ArCH4熱容kJ/kmol.k) 95.87 29.25 29.44 38.47 29.47 25.18 39.66氣量 kmol /h13.3218477.122844.96 493.24 636.21162.81374.49熱量 kJ/h.k) 1276.9884540455.7683755.6224