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第四章 精甲醇生产工艺计算 工艺计算作为化工工艺设计，工艺管道，设备的选择及生产管理，工艺条件选择的主要依据，对平衡原料，产品质量，选择最佳工艺条件，确定操作控制指标，合理利用生产的废料，废气，废热都有重要作用。 4.1 甲醇生产的物料平衡计算 4.1.1 合成塔物料平衡计算 已知：年产15000吨精甲醇，每年以300个工作日计。 精甲醇中甲醇含量(wt)：99.95% 粗甲醇组成(wt)：[Lurgi低压合成工艺] 甲醇：93.89% 轻组分[以二甲醚(CH3)2O计]：0.188% 重组分[以异丁醇C4H9OH计]：0.026% 水：5.896% 所以：时产精甲醇： Kg/h 时产粗甲醇： Kg/h 根据粗甲醇组分，算得各组分的生成量为： 甲醇： 2083.33 Kg/h 65.10kmol/h 1458.24 Nm3/h 二甲醚：4.169 Kg/h 0.0906kmol/h 2.030 Nm3/h 异丁醇：0.577 Kg/h 0.0078kmol/h 0.175 Nm3/h 水： 130.76 Kg/h 7.265kmol/h 162.00 Nm3/h 合成甲醇的化学反应为：、 主反应：CO+2H2CH3OH+102.37 KJ/mol …… ① 副反应：2CO+4H2(CH3)2O+H2O+200.39 KJ/mol …… ② CO+3H2CH4+H2O+115.69 KJ/mol …… ③ 4CO+8H2C4H9OH+3H2O+49.62 KJ/mol …… ④ CO2+H2CO+ H2O-42.92 KJ/mol …… ⑤ 生产中，测得每生产1吨粗甲醇生成甲烷7.56 Nm3,即0.34kmol，故CH4每小时生成量为：7.562.2178=16.967 Nm3，即0.757kmol/h，12.112 Kg/h。 忽略原料气带入份，根据②、③、④得反应⑤生成的水的量为：7.265-0.0906-0.00783-0.757=6.394kmol/h，即在CO逆变换中生成的H2O为6.394kmol/h，即143.23 Nm3/h。 5.06Mpa，40℃时各组分在甲醇中的溶解度列表于表4-1 表4-1 5.06Mpa，40℃时气体在甲醇中的溶解度 组分 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 溶解度 Nm3/t甲醇 0 0.682 3.416 0.341 0.358 0.682 Nm3/h 0 1.008 5.501 0.504 0.529 1.008 《甲醇生产技术及进展》华东工学院出版社.1990 据测定：35℃时液态甲醇中释放CO、CO2、H2等混合气中每m3含37.14 g甲醇，假定溶解气全部释放，则甲醇扩散损失为： (1.008+5.501+0.504+0.529+1.008)=0.301kg/h 即0.0094kmol/h，0.211Nm3/h。 根据以上计算，则粗甲醇生产消耗量及生产量及组成列表4-2。 　表4-2 甲醇生产消耗和生成物量及组成 消耗 方式 单 位 消耗物料量 生成物料量 合计 CO H2 CO2 N2 CH4 CH3OH C4H9OH (CH3)2O H2O 消耗 生成 ①式 kmol 65.10 130.20 65.10 Nm3 1458.24 2916.48 1458.24 4374.72 1458.24 ②式 kmol 0.1812 0.3624 0.0906 0.0906 Nm3 4.06 8.12 2.030 2.030 12.18 4.06 ③式 kmol 0.757 1.514 0.757 0.757 Nm3 16.957 33.914 16.957 16.957 50.871 33.914 ④式 kmol 0.0312 0.0624 0.0078 0.024 Nm3 0.7 1.4 0.175 0.525 2.1 0.7 ⑤式 kmol 6.394 6.394 6.394 6.394 Nm3 143.23 143.23 143.23 143.23 143.23 143.23 气体溶解 Nm3 1.008 0 5.051 0.504 1.008 7.571 扩散损失 Nm3 0.211 0 0.422 0.211 0.633 0.211 合计 Nm3 1337.96 3103.14