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1、煤制甲静生产设计中的物料衡算和能量衡算综述目录IJ11.1.1粗甲醉中各姐分产量计糅14.1.2合成反应中各气体消耗和生成情况31.1.3新睇气和她放气气疥51.14循环气气*的确定71.1, 循环比和H2、CO.CO2单程转化率811.6入塔气和出塔气的组成81.1.7甲分分熟瑞的出】气组成10.21.2.1 甲醉合成塔热量衡算111.2.2 入塔气预存器热氏衡%15123水冷器的心量计熨161.1 物料衡算1.1.1 粗甲障中各姐分产It计算本设计为年产20万叫J甲醇,开工时间为330dy.连续操作,则甲胄的产量为25.25th用三塔精愉工艺，甲醉的总收率高达99%以上。XNc98通过实验
2、分析发现，煤制甲解仅有反应温度和再循环率对甲静转化率有负面影响网。考虑甲静的榻失在内，本设计拟取98%.由此进入柿懦工段祖甲醉中的甲醵台址应为震=25765.30kgh.u.yj粗甲解产型：黑m-27064.39kWh机甲醉中各组分的产毋：CHQH：11k1,on=25765.30kg.hHjO：m12o=27064.393.666%=992.28kgCH3OCH5:11vh,001)=27(64390.(X)2%=0.54kghC?H，OH：InQH,oh=27()64.390.372%=100.68kghC4H9OH:mt1.HH=270M390.35Wo=94.73kgCO：m+r:my
3、Ar=27064.390,010%=2.7IkgZh经计算，机甲醉的组成与含贵如表5所示.衣5米甲醇组成处分质.分物产受/(kgh)CHQH95.2025765.30H2O3.666992.28CHxOCH.0.0020.54C2H5OH0.3721.(K).68C1.HQH0.35094.72CO20.400108.26N2+A0.0102.71（体积都为标准状态工业生产中测讨低压时，f生产吨和甲解将产生1.52nF（标况）甲烷，即甲烷034kmo1.,则本设计每小时甲烷产量为：VCHj=x1.52=41.14Nm,/hf1.Rnt1.u=x0.34=9.20kmo1.h在5.05MPa、4
4、0时，粗卬醉中的气体溶解M杳表，好吨相甲醉溶解其他组成如表6网所则粗甲醇中的溶解气体信为:出-鸯x4364r8m,h即S.27kmo1.h,706119CO=Ji寿O.8I5=22.06NmYh即0.98kmo1.CO2-三7.780-210.56NmYh即9.4OkmOuhVMQN2=B365=9.X8Nm，m即0.44kmo1.A1.暇”43=6.58Nmvh即O.29kmo1.hC3Fx1.6X0=4552Nm,.hIW203kmo1.40时，液相甲即移放的溶解气中，甲酥含成为37.141m*气相上设溶解气体完全杼放,甲醇在粗甲醉中的扩散损失为:mIUKCH1OH=(118.11+22.
5、06+210.56+9.88+6.5835.520.03714=I5.33kg-hUP10.73Nm,.h.经计算,每吨粗甲醉介成气溶解情况如表6所示.表6一吨粗甲醇合成气溶解情况气体IhCOCO2N2ArCH4溶解度(Nm加粗甲醉4.3640.8157.7800.3650.2431.680溶解Jft(Nnh)118.1122.06210.569.86.5845.524.1.2合成反应中各，体消耗和生成情况合成气制甲醇过程中发生的反应：主反应CO+2H2=CHjOH(I)CQ2+3H2-CI1.3OH+H2O(2)副反应2CO+4H1.(CHsO)2+HzOCQ3H2-CH4+H2O(4)4C
6、O+8H2=C4H9OH+3H2O(5)CO2+H2=CO+H2O(6)由于合成反应中甲醇主要由CO合成，COz主要由逆反应生成，进塔中CO/J含此一般小于5%.则曰算忽略反应(2)(体积为标准状态，下同)表7为合成反应原料气消耗情况，其括号内为生产量，反应(D不包含扩敌的卬翳和林放气体中消耗的甲船附合成反应各反应所消耗的物料如K：反应(I)sV/也8*嗡手、224T8013.19NmV*h222.4=36026.38Nm3Jh反应(3)sV消托8=黑222.4=0.525NmM1.V甥枫=糕x434=1.05Nm3小反应(4)：j-Vc1.1.4-41.14N11(1.hVJHaI,=41.
7、I43=123.42Nmw反应(5)tVco=Jx4x22.4=1MJ1.NmjZhVW茨x8224-229.03N11h反应(6)：因为甲醉入塔气里几乎没有含水Sih则忽视其中的水分，经反应(5)可计算出反应(2)(6)产生的水分为：992.2894.730.54.-x22.4-X3X22.4-x22.4-4!J4=n(K，.86Nm-/h经计算,合成反应中原料气消耗如表7所示。表1合成反应中原料气消耗消托项单位消耗原料气依分COCOjH2反应Im5h18013.19/36026.38反应m/h0.525/1.05反应mh41.14/123.42反应m5h114.51/229.03反应m(1
8、1()6.86)1106.861106.86同理可计算出合成过程各反应的生成物产量，结果如去8所示,衣8合成反应中生成物情况生成项单位生成物如分CH4CHiOHCHQCHaCH)HH2O反应(1)NmVh/18013.19/反商(3)NnrVh/0.263/0.263反应(4)Nm/h41.14/41.14反应(5)NmVh/28.6385.88反庖(6)NmVh/1106.86已知他放气的组成如表9所示.表9弛放气组成气体CHxOHHiCOCO:NiArCH4组成v%0.6081.499.113.633.410.331.43其他情况原料气消耗物我10所示.表10其他情况原料气消耗假林消耗的细
9、分济托项JS_平位COCOjHjNiArCH4相甲醇中部耨NmVh22.06210.56118.119.86.5845.52气体扩敢的NmVh10.73/21.46/即蹲弛放气NmVh0.091IGO.O363G0.8149G0.034IG0.0033G0.0I43G弛放气中的甲Nmvh0.006G/0.012G/醉注意:G是弛放气的量(NnfJh)1.1.3新鲜气和效放，量经甲醇合成工艺流程和施信守恒定律可得出，消耗的每种成分的总后和新鲜气体的摄入求应相同，消耗的每种成分的总小和新鲜气体的总价也应相同。各组分的消耗总量如下所示:CO消耗总Sb18013.19+0.525+41.14+114.
10、51-11068622.06+10.73+0.(WI1G-H).6G17051.155+0.097IGCO2消耗总贵：1106.86+210.56*f1.0363G=13!7.42+0.0363G比消耗总量：36026.38+1.05*123.42+229.03+I1.06.86+118.11+21.46*.0363G新鲜气体总流Nm,h56059.865+1.012G量0OO33GO.OI43G合成气中的情气NAr+CH4)=61.9840.0517G.因此新鲜气体总流E可表示为：C61.98+0.0517G56059.865+1.012G=0.0。45即G=4036.17Nm.h,则蛇放气
11、一小时的流量为4036.1.7Nm,h.是：G”“-56059.8651.0124036.17-60144.47Nmih由此可计算出弛放气、新鲜气的组成,如表12,表13所示.我12胞放气组成则新鲜气体的总流量气体CHOHH2COCO2N2ArCH4组成v%0.6081.499.113.633.41流JHy(Nm0.331.4321.223289.07367.70146.51137.63tIh)13.3257.72表13新鲜气组成气体HjCOCOiN2ArCH4组成v%68.i1.29.012.430.250.030.17W(Nm540963.8217445.911463.93147.5119
12、.9()103.24h)从上衣可知，新鲜气体中HrC6一制改.3XAI*39J)COCO2(”445.91IUJ刻=2.09.则新鲜气体的组成满足该工艺合成的要求。1.1.4循环，量的确定从质量守恒定律和甲妈合成的工2流程可得出：出塔三芝=断岸三量+婚环十芝+生反应生成北量+的反应生成三芝-主反应消耗气量一副反应消耗t量，即Grfi4-G4f*+Ga耳+G？t+G*tG工甯4tG*JMK在式子中；Gtt-OI44.47Nm-.hGi1.=1.X013.1.9+1.0.73+24.22=iS048.14NmhG4jt-0.263+0.263+41.14+41.14+28.63+85.88+1106.86+1106.86-2411.036Nm小G1j,k=180I3.19+36026.38+10.73/3+24.223=54144.42N
