年产5000吨甲醇合成工段的工艺设计

组成，% 20.63 13.83 54.51 6.85 1.60 2.58 100

4.2.3.15 醇后气经精炼得精炼气流量与组成如表4.11所示。

表4.11 精炼气流量和组成

组分

H2

N2 450.95 25.31

CH4 10.08 0.56

Ar 6.72 0.38

合计 1781.65 100

精炼气流量，Nm3/ h 1313.90

73.75 组成，%

4.2.3.16 根据表4.1、表4.11得氨合成塔生产最终物料平衡表，见表4.12。

表4.12 氨合成塔物料平衡表 消 耗 分 类 H2 精炼气Nm3/ h 溶解损耗Nm3/ h 小计

合成反应消耗Nm3/ h 吹出气Nm3/ h 氨扩散损耗Nm3/ h 合成氨 产量

Nm3/ h Kg/h

1313.90 21.64 1292.26 1292.26

反应消耗或损耗 N2 450.95 20.19 430.76 430.75 0.01

CH4 10.08 10.08 10.08

Ar 6.72 6.72 6.72

861.50

（30.08） 831.85 631.31 反应合成NH3 1781.65 41.83 1739.82 16.81 30.08 831.85 631.31 合 计 4.2.3.17 汇总物料平衡各过程，得平衡汇总表4.13。

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4.3合成工段热量衡算 4.3.1全塔入热计算

查手册[11]，根据表4.7甲醇合成塔入塔气各组分量，算得甲醇合成塔入塔热量如表4.14。

表4.14 醇合成塔入塔各组分热容和热量 组 分 组分热容kJ/(kmol·°C) 入塔量 Nm3/ h kg/h 595.937 26.604 874.47 304.368 13.588 1236.24 10951.813 3449.698 488.92 14369.36 154.004 4941.99 73.046 3.261 147.20 50.831 2.269 57.09 6.127 0.274 15.26 15431.82 688.92 21641.61 CO 32.87 CO2 90.98 H2 29.39 N2 32.09 CH4 45.14 Ar 25.16 CH3OH 合计 55.69 入塔热量kJ/(h·°C) 根据计算条件，入塔气温为40°C，所以入塔总热量为：

21641.61?40?865664.4KJh 4.3.2 塔内反应热计算

在甲醇合成塔内，CO、CO2、H2按反应式（4-2）、（4-3）、（4-4）、（4-5）、（4-6）及（4-7），生成甲醇、二甲醚、异丁醇、甲烷及辛烷，二氧化碳还原成一氧化碳和水，产生的热量如表4.15。

表4.15 甲醇合成塔内反应热

组 分 生成热，KJ/mol

Kg/h

反应热，KJ/h

CH3OH 102.37 18.496 1893435.52

(CH3)2O 49.62 1.29 0.058 2877.96

C4H9OH 200.39 0.50 0.022 4408.58

C8H18 957.98 0.40 0.018 17243.64

CH4 115.69 4.81 0.215 24873.35

H2O -42.92 33.22 1.483 -6365 0.36

合计 454.52 20.49 1879188.69

生成热 Nm3/ h 414.30

4.3.3 塔出口总热量计算

根据甲醇合成塔出口状态下各组分的比热容及表4.8所示的甲醇合成塔出口物料的流量，并按Q出塔?G出塔?Cm?，分别算出出塔各组分

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的热量，列表为4.16。

表4.16 甲醇合成塔出塔各组分的比热容

组 分 比热容，kJ/(kmol?°C) 气量

Nm3/ h Kg/h

C出塔，KJ/(h?°C) 组分

比热容，kJ/(kmol?°C) 气量

Nm3/ h kg/h

C出塔，KJ/(h?°C)

Ar 22.86 50.831 2.269 51.87

CH3OH 55.69 420.427 18.769 1045.25

C4H9OH 61.76 0.50 0.022 1.36

(CH3)2O 56.52 1.29 0.058 3.28

C8H18 318.21 0.40 0.018 5.73

H2O 29.31 43.99 1.964 57.56

合计 14579.43 650.867 20388.93

CO 31.49 202.307 9.032 284.42

CO2 61.97 271.148 12.105 750.15

H2 29.46 10060.983 449.151 13231.99

N2 31.15 3449.698 154.004 4797.22

CH4 46.06 77.856 3.476 160.10

4.3.4 全塔热损失

计算条件已经给出全塔热损失为5%，因此损失热量为： Q热损失??Q入塔?Q反应??5％

??1865664.4?1879188.69??5％

.655KJh ?1372424.3.5出塔气体温度 按全塔热平衡方程式 度T出。

865664.4?1879188.69?20388.93?T出?137242.655 T出?127.9℃ < 160℃

4.3.6 汇总能量平衡各过程，得平衡汇总表4.17

表4.17 甲醇合成塔全塔热平衡表

热 量 入热，KJ/h 出热，KJ/h

气体显热 865664.4 2607744.147

反应热 1879188.69

热损失

137242.655

合计 2744853.09 2744986.80

?Q入塔??Q反应??Q出塔，求出出塔气体温

误差=?2744986.80?2744853.09?2744853.09?100％?0.0049％

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