预蒸馏塔和甲醇回收塔压力由PV-15501A和PV-15501B分程调节。阀后不凝气通过放空总管高点放空。
? ?加压精馏塔压力由调节阀PV15521控制。
? 常压精馏塔压力由PV-15530A和PV-15530B分程调节。压力低于-0.02MPaG时补氮气，压力高于0.015MPag阀门PV-15530B开启放空。再沸器蒸汽量由蒸汽冷凝液管线上的流量调节阀调节。塔底液位由塔底出口管线上的液位调节阀调节。
1.2.2 主要设备和泵参数
主要设备参数和主要泵参数分别见表1-1.表1-2. 表1-1主要设备参数表 ?
设备名称 规格 设计参数
设计压力/MPa 设计温度/℃ 脱醚塔 DN1400x23635 0.2 90 加压精馏塔 DN150006567 0.8 150 常压精馏塔 DN1800x35917 0.2 110
脱醚塔再沸器 DN900x3503 管程:0.2;壳程:0.8 管程:100;壳程:170 加压塔再沸器 DN1300x4444 管程:1.0;壳程:1.0 管程:150;壳程:180 常压塔再沸器 DN1600x4781 管程:0.2;壳程:0.8 管程:120;壳程:125 脱醚塔冷凝器 DN800x4357 管程:0.5;壳程:0.2 管程:40;壳程:80 常压塔冷凝器 DN1000x5136 管程:0.57;壳程:0.2 管程:50;壳程:100 杂醇油冷却器 DN250x2447 管程:0.5;壳程:0.18 管程:50;壳程:100 ?
表1-2 主要泵参数表 ?
泵名称 流量/(m3/h) 扬程/m 人口压力/Mpa 使用温度/℃ 粗醇泵 30 50 常压 40
脱醚塔回流泵 30 50 0.12 80 加压塔进料泵 30 100 常压 78 加压塔回流泵 30 60 0.7 122 常压塔回流泵 30 64 0.13 62 残液泵 10 50 0.15 109 1.2.3膨胀节材料的选用
加压塔再沸器和常压塔再沸器的气体出口管均是高温甲醇蒸气，加压塔再沸器 出口管道甲醇气体温度为1500C，压力为0.7MPa，常压塔再沸器出口管道甲醇气体温度为1150C，压力为0.16 MPa，两根管道需要加膨胀节来克服管道的热胀冷缩。但在膨胀节材料选用时，许多厂家认为只要是不锈钢材料即可，其实，最佳的材料选用应当用316L不锈钢材料。因为304不锈钢对甲醇气的耐腐蚀性能要差些，而316L不锈钢对甲醇气的耐腐蚀性能要好一些。
第2章 甲醇生产的工艺计算
化工生产的工艺计算主要有物料平衡和热量平衡计算。化工工艺计算是作为化工工艺过程的设计、工艺管路的选择及生产管理、工艺条件选择的主要依据；对于平衡原料、产品产量，选择最佳工艺条件，确定操作控制指标，合理利用手产中的废料，废气，废热都有重要作用。 第2.1节 甲醇生产的物料平衡计算
甲醇生产中，原料气的量与组成在一定范围内是根据物料平衡计算和生产实际进行调节整，如原料气中氢、一氧化碳、氮的比例等。在生产过程中，也会产生不需要的或者有害的组分，如硫化物、二氧化碳、甲烷、氩气等，这些组分有些可通过计算得外，有的还必须在生产过程中测定。
为了最终求得合成甲醇和合成氨所需要的总原料气量，保持反应及平衡的组分比例，联醇工艺从原料气制造开始，经脱衡、变换、脱碳、合成甲醇、铜洗耳恭听至合成氨，使原料气制造到最后合成氨的全过程达到平衡。
计算年产400kt，醇氨比40%。在合成塔后排放CH4,Ar分别占合成气的0.6%和0.4%，年工作日按300d。原料液甲醇含量：84%(质量分数)，原料液温度：45℃ 设计要求：塔顶的甲醇含量不小于99%(质量分数) 塔底的甲醇含量不大于0.5%(质量分数) 产品粗甲醇的组成（质量为）： 甲醇（CH3OH） 84% 二甲醚（（CH3）2O） 0.36% 高级醇（C4H9OH） 0.30% 高级烷烃（C8H18） 0.24% 水（H2O） 5% 产量分配为：
合成氨60kt/a,181.8 t/d 7.60t/h 粗甲醇400000t/a,121.2 t/d 5.05t/h
计算实现合成氨产量计划所需要原料气（醇后气）的量： （1）参加反应理论耗气量 根据反应方程式： 1 H2＋ N2=NH3
则耗氢气为：
1 × =55764kmol/h=1247.424Nm3/h × =185.kmol/h=4157.216 Nm3/h （2）原料气中惰性气含量为
－（1247。424＋4157.216）=167.966Nm3/h 其中CH4为100.78Nm3/h, Ar为67.19Nm3/h
（3）在压力为30×106Pa,温度为30。C。液氨中氢氮气溶解损失：
查物性手册表[7]，在上述状况下液氨中氢氮气溶解量分别为：H2 34.3Nm3/t；N2，32Nm3/t。
则每小时在液氮中氢氮氯溶解损失分别为：26.07 Nm3/h和24.32 Nm3/h。 （4）液氨在贮罐气中的扩散损失
查物性手册表，在1.6×106Pa、2.5。C时，氢氨混合气中氨的平衡浓度为41.83%，则贮罐气中氨损失（G氨损）为 = Nm3/h
G氨损=36。24 Nm3/h
（5）醇后气中尚有CO1.4%；CO21.9%；CH3OH 0.05% 则每小时需要G醇后气为 =17505.95 Nm3/h
其中：CO2 2415.08 Nm3/h CO 332.61 Nm3/h CH3OH 8.75 Nm3/h 于是，生产合成氨所需醇后气量如表2-1表示 第2.2 节 生产甲醇所需原料气量
表2-1 合成氨生成耗用醇后气量及其组成
耗用量 气体组成，Nm3/h
H2 N2 CO CO2 CH4 Ar CH3OH 小计
合成氨反应 12471.424 4157.26 — — — — — 16628.64 精炼损耗 — — 332.61 245.08 — — 8.75 586.44 液氨中溶解损耗 26.07 24.32 — — — — — 50.39
续表2-1 合成氨生成耗用醇后气量及其组成
耗用量 气体组成，Nm3/h
H2 N2 CO CO2 CH4 Ar CH3OH 小计
氨扩散损耗 54.37 18.12 — — — — — 72.49 惰性气 — — — — 100.78 67.19 — 167.966 合计
醇后气组成，% 12551.864 71.7 4199.66 23.99 332.61 1.9 245.08 1.4 100.78 0.57 67.19 0.38 8.75
0.05 17505.93 100
2.2.1生产甲醇所需原料气量 （1）合成甲醇的化学反应 主反应：
CO+2H2=CH3OH+102.37KJ/mol (2-2) 副反应：
2CO+3H2=(CH3)2O+H2O+200.39 KJ/mol (2-3) CO+3H2=CH4+H2O+115.69 KJ/mol (2-4) 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O=49.62 KJ/mol (2-5)
8CO+17H2=C8H18+H2O+957.98 KJ/mol (2-6) （2）粗甲醇组分，算得组分的生成量
甲醇（CH3OH） 5938.972Kg/h 即185.59 Kmol/h，4157.216 Nm3/h 二甲醚（（CH3）2O） 20.823 Kg/h 即 0.453 Kmol/h，10.147 Nm3/h 高级醇（C4H9OH） 20.192 Kg/h 即0.273 Kmol/h，6.115 Nm3/h 高级烷烃（C8H18） 14.513 Kg/h 即0.127 Kmol/h，2.843 Nm3/h 水（H2O） 315.5 Kg/h 即 17.528 Kmol/h，392.6 Nm3/h （3）生产测提，按反应式（2-4）每生产1t粗甲醇的同时，CH4生成量为7.56 Nm3/h；即0.34 KmolCH4/t粗甲醇，所以CH4小时生生成量为3.86Nm3/h,即0.1717Kmol/t。
（4）忽略由原料气带走的水分，根据反应式（2-3）、（2-4）、（2-5）、（2-7），求得反应（2-6）生成的反应水为：
17.528—0.453—0.1717—0.273×3—0.127×8=15.07 kmol/h 即在逆变换反应中生成15.07 kmol/h的CO和H2O
（5）当压力为10×106Pa，在30℃时，每1t粗甲醇中溶解反应气组成如表2-2所示。
表2-2 混合气在粗甲醇中的溶解量
组分 CO CO2 H2 N2 CH4 （CH3）2O 小计
溶解量 Nm3/t 9.81 6.58 25.92 3.26 0.76 1.92 48.25 Nm3/h 4.954 3.32 13.09 1.646 0.384 0.97 24.364 组成， % 20.32 13.63 53.73 6.76 1.58 3.98 100
（6）粗甲醇弛放气中甲醇的扩散损失
根据测定，在35。C时液态甲醇中释放的CO、CO2、H2等混合气中，每含37.14g甲醇。假设经减压生液相中溶解的气体除二甲醚外全部释放出来，则甲醇扩散损失G醇扩散为：
（4.954+3.32+13.09+1.646+0.384+9.177）×0.03717=1.209Kg/h 即0.0378Kmol/h，0.847Nm3/h
式中0.06为二甲醚减压后的释放量。因为反应式（2-2）生成的二甲醚有10.147 Nm3/h,其中有0.97 Nm3/h溶入粗早醇被送往精馏，只有0.06 Nm3/h扩散进入气相
（7）醇后气中有0.05甲醇随气体带入铜洗，合成氨产量为6.31t/h时，带入甲醇为17505.93×0.05%=8.75 Nm3/h
（8）综合表2-1和2-2，即得进入甲醇合成塔之新鲜气量G新鲜气所组成，列表2-3。
表2-3进早醇合成塔新鲜气组成
组分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar 小计 合成甲醇消耗，
Nm3/h 3905.247 340.888 8823.516 1.646 -3.644 13071.297 合成氨消耗，
Nm3/h 332.61 245.08 12375.38 4199.656 100.78 67.19 17497.18
新鲜气消耗，
Nm3/h、 4237.857 588.968 21375038 4201.302 97.136 67.19 30564.833 新鲜气组成，% 13.86 1.92 69.93 13.74 0.32 0.21 100 （9）变换气需要量
如果不计在水洗时CO、CH4、Ar及H2S等溶解损失，单计算H2，N2的损失，查化工热力学在压力2.5×106Pa, 30℃。C, H2和N2在水中溶解度为0.427 Nm3/t和0.329 Nm3/t水
已知水洗塔的气水比为10，则每小时洗涤用水量为30564.833 Nm3/h。 则H2，N2在水洗过程中的损耗为
H2：30264.833×0.427=13051.184 Nm3/h N2：30564.833×0.329=1055.83 Nm3/h 已知：变换气中CO2含量（G变CO2）为：
G变CO2=20872.38 Nm3/h
于是，进水洗塔变换气流量与组成如表2-4所示。 表2-4变换气流量及组成
组分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar 小计 流量，
Nm3/h 4237.857 20644.508 34426.564 14257.132 97.136 67.19 73730.387
组成，% 5.75 28 19.34 19.34 0.09 0.09 100
（10）甲醇合成塔出塔气中含甲醇2.88%, 根据表2-3，设甲醇塔出塔气量斯社（G醇出塔）为
G醇出塔=146898.09 Nm3/h
G醇循环=1746898.09—17505.93—4582.422+3.85—23.394 =1247.90.194 Nm3/h
故得循环气各组分的量如表2-5所示 表2-5甲醇塔循环气量及其组成
组分 CO CO2 H2 N2 CH4
流量，Nm3/h 2371.014 1747.063 88913.013 30561.119 686.646 组成，% 1.9 1.4 71.25 24.49 0.05 续表2-5甲醇塔循环气量及其组成
组分 CH4 Ar CH3OH 小计
流量，Nm3/h 686.646 449.245 62.395 124790.194 组成，% 0.05 0.36 0.05 100449.245
（11）甲醇合成塔玉塔气量的计算
根据G入四醇塔=G新鲜气+G循环气，由表（2-3）和表（2-5）计算得甲醇合成塔入塔气功（G入甲醇塔）量，如表（2-6）