年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计
泵（P8007A，B）送到生化处理装置。
由甲醇精馏来的精甲醇贮存到精甲醇贮槽（V9101A，B）中。精甲醇贮槽为两台10000m3的固定顶贮罐，贮存量按15天产量计。
当甲醇外运时，启动精甲醇泵（P9101A,B），将甲醇输送到甲醇装卸栈台，通过火车鹤管进入火车槽车，通过汽车鹤管进入汽车槽车。
甲醇装卸栈台共设有12台火车鹤管和6台汽车鹤管，根据精甲醇泵（P9101A,B）的能力，至少有三台槽车同时装料。
二甲醚图9 精馏工艺流程
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第三章、甲醇合成的工艺计算
第一节、物料衡算
一、精馏工段
工厂设计为年产精甲醇20万吨，开工时间为每年300天，采用连续操作精馏工段
通过双塔高效精馏工艺，精甲醇的纯度可达到99.9%，符合精甲醇国家一级标准。三塔精馏工艺中甲醇的收率达93.89%。轻组分：二甲醚：0.188%；重组分：异丁醇：0.026%:；水：5.896%
时产精甲醇=200000×1000/300×24=27777.78 kg/h 时产粗甲醇 =27777.78×99.9%/93.89%=29555.87kg/h 精甲醇=27777.78 kg/h=868.06 kmol/h=19444.55N m3/h
二甲醚 =29555.78×0.188% / 46=55.57kg/h =1.21 kmol/h=27.10 N m3/h
高级醇（以异丁醇计）=29555.78.66×0.026% /74= 7.69kg/h =0.10kmol/h =2.24Nm3/h 水 =29555.87×5.896%/18 = 1742.61kg/h=96.86kmol/h=2169.66m3/h
入塔气新鲜气弛放气出分离器气体循环气粗甲醇出塔气图10 合成物料流程图
二、合成工段
（1）、 合成塔中发生的反应:
主反应 CO+2H2=CH3OH； +102.7kJ/mol (1)
副反应 2CO+4H2=（CH3O）2+2H2O；+202.39 kJ/mol (2)
CO+3H2=CH4+H2O； +115.69kJ/mol (3)
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4CO+8H2=C4H9OH+3H2O +49.69kJ/mol (4) CO2+H2=CO+H2O -42.92 kJ/mol (5) 设生产一吨的粗甲醇生产甲烷7.56 Nm3/h=0.34 kmol/h 故甲烷每小时的生成量为：
（3）式生成的甲烷295555.89/1000×0.34=10.05 kmol/h=225.12 Nm3/h=160.80 kg/h 由（3）式可得 消耗CO：10.05 kmol/h=225.12 Nm3/h=281.40 kg/h 消耗 H2： 30.15 kmol/h=675.36 Nm3/h=60.30 kg/h
生成 H2O：10.05 kmol/h=225.12 Nm3/h=180.90 kg/h （1）式生成的CH3OH：:923.62.kmol/h=20689.088Nm3/h=29555.84kg/h 消耗CO：923.62kmol/h =20689.088Nm3/h=25861.36kg/h
消耗 H2：1847.24kmol/h=41378.116Nm3/h=3694.48 kg/h （2）式生成的（CH3O）2：0.896 kmol/h=20.0704 Nm3/h=60.928 kg/h 消耗CO：1.792 kmol/h =40.1408Nm3/h=53.76kg/h
消耗 H2：3.584 kmol/h=80.2816Nm3/h=7.168kg/h 生成 H2O：1.792 kmol/h=40.1408Nm3/h=21.78 kg/h （3）式生成的C4H9OH：0.1 kmol/h=2.24 Nm3/h=7.69 kg/h 消耗CO：0.4 kmol/h =8.961Nm3/h=11.20kg/h
消耗 H2：0.8 kmol/h=17.92Nm3/h=1.60kg/h 生成 H2O：0.3 kmol/h=6.72 Nm3/h=5.40 kg/h （5）式中的水=96.81-10.05-1.792-0.3=84.67kmol/h
（5）式生成的H2O：84.67kmol/h=1910.72 Nm3/h=1535.40 kg/h 生成CO：84.67 kmol/h=1910.72 Nm3/h=2388.40 kg/h 消耗CO2：84.67 kmol/h=1910.72 Nm3/h=3753.20 kg/h 消耗H2 ：84.67 kmol/h=1910.72 Nm3/h=170.60kg/h
三、新鲜气的计算
设新鲜气为G新 驰放气为新鲜气的9%所以 G新=G消+G弛= G消+0.09 G新 查表可得 G消=32133.66 kg/h =2987.00kmol/h =66908.8N m3/h
由G可得到新鲜气的量=35311.71 kg/h =3282.41 kmol/h =73525.98N m3/h
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新鲜气组成
气体 组成 Nm3/h CH4 0.03% 2205.78 1575.56 98.47 H2 069% 50732.86 4529.72 2264.86 CO 0.14% 10293.70 12867.12 159.54 CO2 0.13% 9558.30 18775.24426.71 N2 0.01% 735.26 919.07 32.82 合计 100% 73525.9 38666.71 2982.4 kg/h kmol/h 四、循环气气量的确定
设甲醇合成塔气体中含甲醇7.12%（醇后气不计）
即 甲醇／出塔气=7.12%（查表得G甲醇=27777.78 kg/h=868.06 kmol/h=19444.55N m3/h 所以G出塔气=390137.36G1 kg/h=12191.85 kmol/h=273097.61N m3/h G1出塔气 =G 3+G4－G5+G6
式中：G1 为出塔气气量 ； G 3 新鲜气气量 ； G4 循环气气量 ； G5 主反应消耗气量；G6 主反应生成气量；
G6=923.62+1.79+0.896+10.05+10.05+0.104+0.312+84.66+84.66=1116.14 kmol/h G4= 390137.36-35311.71+32133.66-32133.74=354825.57 kg/h =12191.85-3182.41+2823.44-1116.136=10782.29 kmol/h =273097.61-73525.78+66908.8-25001.45=241523.30 N m3/h
循环气组成
气体 CH3OH H 2 CO CO2 N2 H2O CH4 组成 0.61% 79.31% 6.29% 3.50% 5.49% 0.01% 4.79%
kg/h 2104.64 17102.88 18989.88 16604.72 1657.46 19.44 8263.52
kmol/h 65.77 8551.44 678.21 377.38 591.95 1.08 516.47 Nm3/h 1476.25 191552.27 15191.90 8453.31 13259.68 24.19 11568.93
五、入塔气和出塔气组成
G1 =G新+G循环气=3282.41+10782.95=14065.36 kmol/h =73525.78+241523.30=315049.08Nm3/h
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入塔气组成
气体 CH3OH H 2 CO CO2 N2 H2O CH4 合计 体积分率 0.12% 77.2% 8.2% 5.7% 4.5% 0.0077 4.4% 1 Nm3/h 386.4 242285.12 25485.60 18011.62 1399.49 24.19 13774.71 301367.13 kmol/h 65.77 10816.3 1137.75 804.09 624.77 1.08 614.94 14064.7 kg/h 552 21632.6 31857.00 35379.96 17493.67 19.44 9839.08 116221.75 G驰放气= G新×9%
出塔气的组成
组分 H 2 CO H2O CO2 N2 C2H6O CH4 CH3OH C4H9OH Nm3/h198236.42 6418.23 1878.02 16115.23 13999.78 20.07 13999.78 22162.34 2.34 kmol/h 8849.84 286.528 83.84 719.43 624.99 0.896 624.99 989.39 0.104
kg/h 17699.68 8022.78 1762.02 31654.9 2 17493.56 9999.84 41.21 31660.48 7.696
第二节、能量衡算
已知，合成塔气为220摄氏度，出塔气为250摄氏度，热量损失为5%，壳程4mpa的沸水。1411摄氏度查《化工工艺手册》得4moa下水的气化潜热409.7kmol/h，1715.00kj/kg，密度799.01kg/m3，水蒸气密度（250摄氏度）19.18kg/m3
一、 Q1 入塔热的计算（Q1 = Cm △t ）
组分 CO CO2 H 2 N2 CH4 CH3OH 比热 30.15 45.95 29.34 30.35 47.05 按生成热计算 QCO=Cm△t =30.15×1137.78×220=7546894.74kJ QCO2=Cm△t =45.95×804.09×220=8128545.81kJ QH2=Cm△t =29.34×10816.3×220=69817050 kJ QN2=Cm△t =30.35×624.77×220=4171589.29 kJ
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