Ar 0.06 %；NH3 0.05 % ； CH4 0.06%； H2S 0.5 %； COS 0.01%。
变换气体积百分含量为：H 2 52.58% ；CO 6.00% ；CO2 40.06% N2 0.35% ；
Ar 0.17%；NH3 0.07% ； CH4 0.03%； H2S 0.47 %； COS 0.01%。 假设变换气气量为x，调节CO浓度的水解气气量为y，
x+y=调节CO浓度后的变换气气量，即x+y=62826.12 （1） 再由CO的守衡可得式：6%x+45.91%y=12401.88 （2） 联合（1）（2）可算的 x=41196.66m3/h ； y=21629.44 m3/h
所以变换气气量为41196.66 m3/h，调节CO浓度的水解气气量为21629.44 m3/h。
表20 变换气组成
气体 H 2 CO CO2 N2 Ar 组成 52.85% 6.00% 40.06% 0.35% 0.17% 气量m3/h 21773.32 2471.80 16501.04 143.48 68.70 气体 NH3 CH4 H2S COS 组成 0.07% 0.03% 0.47% 0.01% 气量m3/h 26.88 12.16 193.42 4.12 2.1.3.3水解气和预变换气组成的确定
在变换炉中CO的转化率为85.88%，已知预变换气中CO的百分率和变换气中CO的含量，设预变换气为x，则可得式：
x0.7×28.02%×（1-85.88%）=2471.80
解得 x=89250.88 m3/h，即预变换气气量为89250.88m3/h。
脱硫过程中Ar也不变，30%预变换气中Ar=89220.78×0.3×0.11%=29.44m3/h，水解气中Ar的百分率为0.06%，所以，水解气气量=29.44/0.06%=49071.42 m3/h 。 用来发电的水解气气量=水解气－用来调节CO浓度的水解气气量， 即
发电水解气气量=49071.42－21629.44=27441.98 m3/h，
已知了水解气和预变换气的气量和两者的个组分含量，通过计算可得水解气和预变换气组成如下两个表：
表21 水解气的组成
气体 H 2 CO CO2 N2 Ar
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组成 35.39% 45.91% 17.87% 0.15% 0.06% 气量m3/h 17366.38 22528.68 8769.06 73.60 29.44 气体 NH3 CH4 H2S COS 组成 0.05% 0.06% 0.5% 0.01% 气量m3/h 24.54 29.44 245.36 4.90
表22 预变换气组成
气体 H 2 CO CO2 N2 Ar 组成 43.87% 28.02% 28.32% 0.24% 0.11% 气量m3/h 39139.44 25000.48 25272.10 217.08 98.14 气体 NH3 CH4 H2S COS 组成 0.06% 0.05% 0.49% 0.01% 气量m3/h 51.42 41.60 438.78 9.02 4.1.3.4 水煤气的确定
由GSP气化工艺（原料煤为铜川煤）的气化指标可以知道水煤气组成为：
H2 34.30 % ；CO 45.43 % ；CO2 18.98 % ；N2 0.18 % ；Ar 0.09% ；NH3 0.24 %；CH4 0.05%；H2S 0.70 %；COS 0.03% 。
在预变换炉中CO的转化率为49.56%，设水煤气气量为y，由水煤气和预变换气的组成，可得式；y×45.43%×（1-49.56%）=25000.48 解得y=109044.44m3/h，即水煤气气量为19044.44m3/h 算的水煤气组成如下表：
表23 水煤气组成
气体 H 2 CO CO2 N2 Ar
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组成 34.30% 45.43% 18.98% 0.18% 0.09% 气量m3/h 37402.24 49560.70 20696.64 196.28 98.14 气体 NH3 CH4 H2S COS 组成 0.24% 0.05% 0.7% 0.03% 气量m3/h 261.70 54.52 763.32 32.72 2.1.4气化工段
2.1.4.1 原料煤用量的确定
水煤气中C元素的量=（49560.70+20696.64+32.72+54.52）/22.4=3140.38 kmol/h 。 原料煤选用的是铜川煤，煤的元素分析为/% ：C 67.5；H 4.0 ；S（可燃）1.73；S（不燃）0.34；O 10.2；N 0.65 ；Cl/（mg/kg）229；F/（mg/kg）104； Na/（mgkg）2180；K/（mg/kg）292 。
原料煤中C=3140.38/0.995=3156.16 kmol/h 。 原料煤用量=（3156.16×12）/0.675=56.10t/h
每吨精甲醇用煤量=56.10/26.04=2.15t（原煤）/t（精甲醇） 其中2.15×0.7=1.51t煤用于合成甲醇；0.65t煤用于发电。 4.1.4.2 氧气用量的确定 GSP气化工艺：
碳转化率为99.5%；
原料：1000m3（CO+H2）；原煤（热值Q=24870kJ/kg）645.3kg； O2（99.6%）：291.6m3；
O2（99.6%）用量=((37402.24 +49560.70）/1000）×291.6=25358.40m3 2.2能量衡算 2.2.1煤发电量
每吨煤发电1200 kw.h
0.65×1200×26.04=20311.20（kw.h）/h
2.2.2合成工段
2.2.2.1 合成塔的热平衡计算 （1）计算公式
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全塔热平衡方程式为：∑Q1 + ∑Qr = ∑Q2 + ∑Q3+ Q （1） 式中： Q1——入塔气各气体组分焓，kJ/h；
Qr ——合成反应和副反应的反应热，kJ/h； Q2 —— 出塔气各气体组分焓，kJ/h； Q3 ——合成塔热损失，kJ/h； Q——沸腾水吸收热量，kJ/h。
∑Q1=∑（G1×Cm1×Tm1） （2） 式中：G1——入塔气各组分流量，m/h；
Cm1 ——入塔各组分的比热容，kJ/（m.k）； Tm1——入塔气体温度，k；
∑Q2=∑（G2×Cm2×Tm2） （3）
式中：G2——出塔气各组分流量m/h；
Cm2 ——出塔各组分的热容，kJ/（m.k）； Tm2—— 出塔气体温度，k；
∑Qr= Qr1 +Qr2 +Qr3+ Qr4+ Qr5 +Qr6+ Qr7 （4）
式中：Qr1、Qr2 、Qr3、 Qr4、 Qr5 、Qr6、——分别为甲醇、二甲醚、异丁醇、甲烷、辛烷
的生成热，kJ/h；
Qr7——二氧化碳逆变反应的反应热，kJ/h
Qr=Gr×△H （5） 式中：Gr——各组分生成量，kmol/h；
△ H——生成反应的热量变化，kJ/mol （2）入塔热量计算
通过计算可以得到5.14Mpa，225℃时各入塔气气体的热容，根据入塔气各气体组分量，算的甲醇合成塔入塔热量如下表：
表24 甲醇合成塔入塔热量
气体 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 热容kJ/（kmol.k） 67.04 29.54 29.88 44.18 29.47 25.16 46.82
3
3
3
3
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气量kmol /h 8.88 12318.08 1896.64 493.24 424.14 108.54 249.66 入塔热量kJ/（h.k） 595.32 363876.08 56673.92 21791.34 12499.40 2731.86 11689.08 入塔热量合计为479856.00 kJ/（h.k）
所以 ∑Q1=479856.00×498.15=234058766.40 kJ/h （3）塔内反应热的计算
忽略甲醇合成塔中的反应(2)生成的热量，按反应(1) (3) (4) (5) (6) (7)生成的热量如下表:
表25 甲醇合成塔内反应热
气体 CH3OH ( CH3 )2O C4H9OH C8H18 CH4 CO 生成热kJ/mol 102.37 49.62 200.39 957.98 115.69 －42.92 生成量kmol /h 813.50 2.54 0.98 0.76 86.72 73.04 反应热kJ/h 83277995.00 126034.80 196382.20 747224.40 10032636.80 －3135735.20 反应热合计=91244538.00 kJ/h （4） 塔出口气体总热量计算
表26 甲醇合成塔出塔气体组分热容和热量
气体 H 2 CO CO2 N2 Ar CH3OH 热容 29.56 30.01 45.04 29.61 25.16 72.05 气量 kmol/h 10723.06 1210.04 412.24 424.14 108.54 821.44 出塔热量
kJ/（h.k） 316973.66 36313.30 18567.28 12556.42 108.54 821.44 气体 CH4 （CH3O）2 C4H9OH C18H18 H2O 合计 热容 48.14 18.03 19.23 101.73 36.25 气量 kmol/h 251.52 2.54 0.98 0.76 86.68 出塔热量
kJ/（h.k） 12108.18 45.80 18.86 77.32 3142.16 461717.32 出塔气体温度255℃即528.15k
Q2=461717.32×528.15=243855997.28 kJ/h （5）全塔热量损失的确定
全塔热损失为4%,即Q3=(∑Q1 + ∑Qr)×4%=(234058766.40+91244538.00)
×4%=13012132.18 kJ/h
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