年产20万吨煤制甲醇生产工艺毕业设计5

G6=57.00+57.00+42.38+42.38+21.94+65.80+17.52+140.20+1636.54+1636.54 =3717.30m3/h

G7=16585.86+3317.72+11.04+22.08+0.61%×5711.20×3=49895.22m3/h G8=114.00+228.00+42.38+127.14+87.74+175.48+140.20+297.94+1636.54+1636.54 =4485.96m3/h

已知出塔气中甲醇含量为5.84%，则

（G4×0.61%+5711.20×0.61%+16585.86+11.04）/G1=0.0584 解得G4=289947.38m3/h

表11 循环气组成

气体 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 组成 0.61% 81.82% 9.16% 3.11% 3.21% 0.82% 1.89% 气量m/h 1768.68 235437.28 26559.18 9017.36 9037.32 2377.58 5480.00

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（8） 循环比，CO及CO2单程转化率的确定

循环比R=G4/G3=289947.38/58838.44=4.93

CO单程转化率：(15344.68+69.68)/(15925.38+26559.18)=0.3620 即36.2%

CO2单程转化率：1636.54/(2031.02+9017.36)=0.1481 即14.81% （9） 入塔气和出塔气组成

G1=G3+G4+G5+G6－G7－G8=314845.88m3/h=14055.62kmol/h G2=G3+G4=348785.80m3/h=15570.80kmol/hG2为入塔气气量

表12 入塔气组成

气体 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 组成 0.06% 79.11% 12.18% 3.17% 2.72% 0.70% 1.60% 气m/h 1768.68 275924.56 42484.56 11048.38 9500.82 2431.20 5592.36 量kmol/h 8.88 12318.08 1896.64 493.24 424.14 108.54 257.66

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表13 出塔气组成

气体 H2 CO CO2 N2 CH3OH CH4 Ar H2O

组成 76.29% 8.61% 2.93% 3.02% 5.84% 1.79% 0.77% 0.62%

气m3/h 240196.42 27105.04 9234.22 9500.82 18400.42 5634.74 2431.20 1941.52

量kmol/h 10723.06 1210.04 412.24 424.14 821.44 251.52 108.54 86.68

计算过程:入塔气CO=循环气中CO+新鲜气中CO

即15925.38+26559.18=42484.56m3/h 同理可得其他气体气量;

出塔气中CO=入塔气中CO－反应消耗的CO+反应中生成的CO

即42484.56－16585.86－114.00－42.38－87.74－140.20－11.04－5711.20

×0.61%+1636.54=27105.04m3/h

同理可得其它气体量

（10） 甲醇分离器出口气体组成的确定

分离器出口气体组分=循环气气体组分+弛放气气体组分 则分离器出口气体中同理可算的其他气体的气量。

表14 分离器出口气体组成

气体 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 组成 0.61% 81.82% 9.16% 3.11% 3.21% 0.82% 1.89% 气m3/h 1803.64 240074.68 27082.50 9195.20 9490.44 2424.58 5587.90 量 kmol/h 80.52 10717.62 1209.04 410.50 423.68 108.24 249.46

CO气量=循环气中CO+弛放气中

CO=26559.18+523.14=27082.32m3/h即1209.04kmol/h；

4.2 能量衡算

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4.2.1 煤发电量

每吨煤发电1200 kw.h

0.65×1200×26.04=20311.20（kw.h）/h 4.2.2 合成工段

（1） 合成塔的热平衡计算 计算公式

全塔热平衡方程式为：∑Q1+∑Qr=∑Q2 +∑Q3+Q（1） 式中： Q1——入塔气各气体组分焓，kJ/h；

Qr——合成反应和副反应的反应热，kJ/h； Q2——出塔气各气体组分焓，kJ/h； Q3——合成塔热损失，kJ/h； Q——沸腾水吸收热量，kJ/h。

∑Q1=∑（G1×Cm1×Tm1） （2） 式中：G1——入塔气各组分流量，m3/h；

Cm1——入塔各组分的比热容，kJ/（m3.k）； Tm1——入塔气体温度，k；

∑Q2=∑（G2×Cm2×Tm2） （3）

式中：G2——出塔气各组分流量m3/h；

Cm2——出塔各组分的热容，kJ/（m3.k）； Tm2——出塔气体温度，k；

∑Qr=Qr1+Qr2+Qr3+ Qr4+ Qr5 +Qr6+ Qr7 （4）

式中：Qr1、Qr2、Qr3、Qr4、Qr5、Qr6、——分别为甲醇、二甲醚、异丁醇、甲烷、辛

烷的生成热，kJ/h；

Qr7——二氧化碳逆变反应的反应热，kJ/h

Qr=Gr×△H （5） 式中：Gr——各组分生成量，kmol/h；

△ H——生成反应的热量变化，kJ/mol 入塔热量计算

通过计算可以得到5.14Mpa，225℃时各入塔气气体的热容，根据入塔气各气体组分量，算的甲醇合成塔入塔热量如下表：

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表15 甲醇合成塔入塔热量

气体 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 热容kJ/（kmol.k） 67.04 29.54 29.88 44.18 29.47 25.16 46.82 气量kmol /h 8.88 12318.08 1896.64 493.24 424.14 108.54 249.66 入塔热量kJ/（h.k） 595.32 363876.08 56673.92 21791.34 12499.40 2731.86 11689.08

入塔热量合计为479856.00kJ/（h.k）

所以∑Q1=479856.00×498.15=234058766.40kJ/h

忽略甲醇合成塔反应(2)生成的热量，按反应(1)(3)(4)(5)(6)(7)生成的热量如下表:

表16 甲醇合成塔内反应热

气体 CH3OH ( CH3 )2O C4H9OH C8H18 CH4 CO 生成热kJ/mol 102.37 49.62 200.39 957.98 115.69 －42.92 生成量kmol /h 813.50 2.54 0.98 0.76 86.72 73.04 反应热kJ/h 83277995.00 126034.80 196382.20 747224.40 10032636.80 －3135735.20

反应热合计=91244538.00kJ/h

表17 甲醇合成塔出塔气体组分热容和热量

气体 H 2 CO CO2 N2 Ar CH3OH CH4 （CH3O）2 C4H9OH C18H18 H2O 合计

热容 29.56 30.01 45.04 29.61 25.16 72.05 48.14 18.03 19.23 101.73 36.25

气量 10723.06 1210.04 412.24 424.14 108.54 821.44 251.52 2.54 0.98 0.76 86.68

出塔热量/kJ/（h.k） 316973.66 36313.30 18567.28 12556.42 108.54 821.44 12108.18 45.80 18.86 77.32 3142.16 461717.32

出塔气体温度255℃即528.15k

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