表2-1各物质的摩尔质量
组分 CO CO2 H2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O 摩尔质量（g/mol） 28 44 2 16 28 32 46 74 18
精甲醇中甲醇含量：99.95%
表2-2粗甲醇组成
组分 百分含量 甲醇 93.86% 二甲醚 0.20% 重组分 0.03% 水 5.91%
10?10时产精甲醇：?12.63t/h
330?24 时产粗甲醇：
412.63?99.95%?13.45t/h
93.86合成甲醇的化学反应为：
主反应 CO+2H2=CH3OH 式（１） 副反应 2CO+4H2 = (CH3)2O+H2O 式（２）
CO+3H2 =CH4+H2O 式（３） 4CO+8H2 = C4H9OH+3H2O 式（４） CO2+H2= CO+H2O 式（５）
2.1.2合成工段物料衡算
（１）根据粗甲醇组分，算得各组分的生成量为：
.26kg/h 即394.57kmol/h 8838.37 m/h 甲醇 = 12626二甲醚 = 13.35?0.0020?1000?26.90kg/h 即0.58kmol/h 12.99 m/h 异丁醇 = 13.45?0.0003?1000?4.03kg/h 即0.05kmol/h 1.12m/h
3
3
3
?1000?794.89kg/h 即44.16kmol/h 989.20m/h 水 = 13.45?0.0591工业生产中，测得低压时每生产一吨粗甲醇生成甲烷1.52Nm3，故每小时生成量为：13.45?1.52=20.44 Nm3，即0.91kmol/h，14.60 kg/h。
忽略原料气带入份，根据反应（２）、（３）、（４）得反应（５）生成的水的量为：44.16-0.58-0.05?3-0.91=42.52kmol/h，即在CO逆变换中生成的H2O为42.52kmol/h，即
5
3
952.45 Nm3/h。
粗甲醇中气体溶解量5Mpa、40℃时，每一吨粗甲醇中溶解其他组成如下表：
表2-3 1吨粗甲醇中合成气溶解情况表
气体
m3/t
溶解量
m3/h
（粗甲醇）
kmol/h
2.62
0.49
4.67
0.22
0.15
1.01
58.70
10.96
104.60
4.91
3.27
22.60
H2 4.364
CO 0.815
CO2 7.780
N2 0.365
Ar 0.243
CH4 1.680
据测定：40℃时,液体甲醇中释放的CO、CO2、H2等混合气中,每立方米含有37.14g的甲醇,假设减压后液相中除二甲醚外,其他气体全部释放出，则甲醇扩散损失为：
(58.70+10.96+104.64+4.91+3.27+22.60)?即0.71kmol/h，15.90Nm3/h
（２）合成反应中气体的消耗和生成情况
37.14=7.62kg/h 1000 6
表2-4 合成反应中消耗原料情况表
消耗 方式
单 位 kmol/h
反应①
Nm3/h kmol/h
反应②
Nm3/h kmol/h
反应③
Nm3/h kmol/h
反应④
Nm3/h kmol/h
反应⑤
Nm3/h
气体溶解 扩散损失 合计 消耗组成
Nm3/h Nm3/h Nm3/h %（V）
（952.45） 10.96 5.30 7953.02 28.536
952.45 58.70 18809.97 67.493
952.45 104.64 18.85 1075.94 3.861
30.78 30.78 0.110
5694.08 205.08 24.15 27869.71 100
4.48 （42.52）
8.96 42.52
42.52
13.44
20.38 0.20
61.15 0.40
81.53
25.98 0.91
51.97 2.73
77.95
8838.37 1.16
17676.74 2.32
26515.11
CO 394.57
消耗物料量
合计消耗
H2 789.14
CO2
N2等
注：括号内的为生成量；反应⑤项不包括扩散甲醇和弛放气中甲醇消耗的原料气量
7
表2-5 合成反应中生成物料情况表
生成 方式
单 位 kmol/h
反应①
Nm3/h kmol/h
反应②
Nm3/h kmol/h
反应③
Nm3/h kmol/h
反应④
Nm3/h kmol/h
反应⑤
Nm3/h
扩散损失
Nm3/h Nm3/h
合计
Kg/h
生成组成
%（kg）
12618.63 93.86
3.70 0.03
26.68 0.20
794.88 5.91
13443.89 100
（5.33） 8838.04
1.12
12.99
952.45 989.18
1904.90
9836.33
1.12
3.36 42.52
4.48
20.38
0.05
20.38 0.15
40.76
0.91
12.99
12.99 0.91
25.98
8838.37
0.58
0.58
8838.37
CH4
CH3OH 394.57
生成物料量
生成合计
C4H9OH
(CH3)2O
H2O
（３）新鲜气和弛放气气量的确定
表2-6 弛放气组成表
气体 组成
CH3OH 0.61%
H2 81.20%
CO 9.16%
CO2 3.11%
N2 3.21%
Ar 0.82%
CH4 1.89%
CO的各项消耗总和 = 新鲜气中CO的量，即： 7953.02+0.61%G+9.16%G=7953.02+9.77%G
同理 原料气中其他各气体的量=该气体的各项消耗总和，由此可得新鲜气体中各气体流量，如下表：
8
表2-7 新鲜气组成表
组分
单位
CO 7953.02+
气量
m/h
9.77%G
新鲜气
m3/h
11%G
82.42%G
3.21%G
0.82%G
1.89%G
3
CO2 1075.94+3.
H2 18809.97+
N2 4.91+
Ar 3.27+
CH4 2.15+
27849.26+1.0183G
新鲜气中惰性气体（N2 + Ar）百分比保持在0.42%，反应过程中惰性气体的量保持不变，（N2 + Ar）=24.45+4.03%G，则
27849.26+1.0183G =（8.18+4.03%G）/0.42%
解得 G=3019.92m3/h，即弛放气的量为3019.92m3/h，由G可得到新鲜气的量30924.44 m3/h。
由弛放气的组成可得出下表：
表2-8 弛放气组成
气体 组成 气量m3/h
CH3OH 0.61% 18.421
H2 81.20% 2452.175
CO 9.16% 276.625
CO2 3.11% 93.919
N2 3.21% 96.939
Ar 0.82% 24.763
CH4 1.89% 57.076
表2-9 新鲜气组成表
气体 组成 气量m3/h
H2 68.82% 21282.199
CO 26.82% 8293.935
CO2 3.78% 1168.944
N2 0.31% 95.866
Ar 0.09% 27.832
CH4 0.18% 55.664
（４）循环气气量的确定
G出塔=G 新鲜气+G循环气+G生成－G消耗
即：G出塔=G 循环+30924.44+13443.89－27869.71= G 4+16498.62 测得：已知出塔气中甲醇含量为5.84%，有：
（G循环气×0.61%+18.421+8838.37+5.33）/ G出塔=0.0584 解得：G 循环气=151024.89；G出塔=167523.51
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