年产10万吨粗甲醇精馏基本工艺设计.doc

摘要 3
第1章甲醇合成基本概念 4
1.1 甲醇合成办法 4
1.惯用合成办法 4
2.本设计所采用合成办法 4
1.2 甲醇合成路线 5
1．惯用合成工艺 5
2．本设计合成工艺 6
1.3合成甲醇目和意义 7
1.4 本设计重要办法及原理 8
造气工段：使用二步法造气 8
合成工段 8
第2章生产工艺及重要设备计算 10
2.1 甲醇生产物料平衡计算 10
2.1.2 粗甲醇精馏物料平衡计算 19
2.2 甲醇生产能量平衡计算 23
2.2.1 合成塔能量计算 23
2.2.2 常压精馏塔能量衡算 25
2.3.1 常压精馏塔计算 28
2.3.2 初估塔径 30
2.3.3 理论板数计算 32
2.3.4 塔内件设计 34
2.3.5 塔板流体力学验算 37
2.3.6 塔板负荷性能 39
2.3.7 常压塔重要尺寸拟定 41
2.3.8 辅助设备 44
参照文献 45
致 谢 46

摘要
甲醇作为及其重要有机化工原料，是碳一化学工业基本产品，在国民经济中占有重要地位。长期以来，甲醇都是被作为农药，医药，染料等行业工业原料，但随着科技进步与发展，甲醇将被应用于越来越多领域。甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发有毒液体，略有酒精气味。分子量32.04，相对密度0.792(20/4℃)，熔点-97.8℃，沸点64.5℃，闪点12.22℃，自燃点463.89℃，蒸气密度 1.11，蒸气压 13.33KPa(100mmHg 21.2℃)，蒸气与空气混合物爆炸下限 6～36.5 % ，能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其她有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易燃烧。甲醇用途广泛，是基本有机化工原料和优质燃料。重要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等各种有机产品，也是农药、医药重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。
国内甲醇工业通过十几年发展，生产能力得到了很大提高。1991年，国内生产能力仅为70万吨，截止底，国内甲醇产能已达740万吨，117家生产公司共生产甲醇440.65万吨，甲醇产量达到500万吨，比增长22.2%，进口量99.1万吨，因而下降3.1%。
于上世纪末相比，当前新建甲醇规模超过百万吨已不再少数。在——新建14套甲醇装置中平均规模为134万t/a，其中卡塔尔二期工程项目高达230万t/a。最小规模是智利甲醇项目，产能也达84万t/a，某些上世纪末还称得上经济规模60万t/a装置因失去竞争力而纷纷关闭。
大型甲醇生产装置必要具备与其规模相适应甲醇反映器和反映技术。老式甲醇合成反映器有ICI冷激型反映器，Lungi管壳式反映器，Topsdpe径向流动反映器等，近期浮现新合成甲醇反映器有日本东洋工程MRF--Z反映器等，而反映技术方面则浮现了Lurgi推出水冷一气冷相结合新流程。
普通甲醇合成工艺中，未反映气体需循环返回反映器，而KPT则提出将未反映气体送往膜分离器，并将气体分为富含氢气气体，前者作燃料用，后者返回反映器。
老式甲醇合成采用气相工艺，局限性之处是原料单程转化率低，合成气净化成本高，能耗高。相比之下，液相合成由于使用了比热容高，导热系数大长链烷烃化合物作反映介质，可使甲醇合成在等温条件下进行。

核心词：设计 工艺 合成

第1章甲醇合成基本概念

1.1 甲醇合成办法
1.惯用合成办法
当今甲醇生产技术重要采用中压法和低压法两种工艺，并且以低压法为主，这两种办法生产甲醇约占世界甲醇产量80%以上。
高压法：(19.6-29.4Mpa)是最初生产甲醇办法，采用锌铬催化剂，反映温度360-400℃，压力19.6-29.4Mpa。高压法由于原料和动力消耗大，反映温度高，生成粗甲醇中有机杂质含量高，并且投资大，其发展长期以来处在停顿状态。
低压法：(5.0-8.0 Mpa)是20世纪60年代后期发展起来甲醇合成技术，低压法基于高活性铜基催化剂，其活性明显高于锌铬催化剂，反映温度低(240-270℃)。在较低压力下可获得较高甲醇收率，且选取性好，减少了副反映，改进了甲醇质量，减少了原料消耗。此外，由于压力低，动力消耗减少诸多，工艺设备制造容易。
中压法：(9.8-12.0 Mpa)随着甲醇工业大型化，如采用低压法势必导致工艺管道和设备较大，因而在低压法基本上恰当提高合成压力，即发展成为中压法。中压法仍采用高活性铜基催化剂，反映温度与低压法相似，但由于提高了压力，相应动力消耗略有增长。
当前，甲醇生产办法还重要有①甲烷直接氧化法：2CH4+O2→2CH3OH.②由一氧化碳和氢气合成甲醇，③液化石油气氧化法
2.本设计所采用合成办法
比较以上三者优缺陷，以投资成本，生产成本，产品收率为根据，选取中压法为生产甲醇工艺，用CO和H2在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇，其重要反映式为：CO+ H2→CH3OH
1.2 甲醇合成路线
1．惯用合成工艺
虽然开发了高活性铜基催化剂，合成甲醇从高压法转向低压法，完毕了合成甲醇技术一次重大奔腾，但仍存在许多问题：反映器构造复杂；单程转化率低，气体压缩和循环耗能大；反映温度不易控制，反映器热稳定性差。所有这些问题向人们揭示，在合成甲醇技术方面仍有很大潜力，更新更高技术等待咱们去开发。下面简介20世纪80年代以来所获得新成果。
(1) 气液固三项合成甲醇工艺 一方面由美国化学系统公司提出，采用三相流化床，液相是惰性介质，催化剂是ICICu-Zn改进型催化剂。对液相介质规定：在甲醇合成条件下有较好热稳定性和化学稳定性。既是催化剂硫化介质，又是反映热吸取介质，甲醇在液相介质中溶解度越小越好，产物甲醇以气相形式离开反映器。此类液相介质有如三甲苯，液体石蜡和正十六烷等。日后Berty等人提出了相反观点，采用液相介质除了热稳定性及化学稳定性外，规定甲醇在其溶液中溶解度越大越好，产物甲醇不是以气相形式离开反映器，而是以液相形式离开反映器，在反映器外进行分离。经实验发现四甘醇二甲醚是极抱负液相介质。CO和H2在该液相中气液平衡常数很大，采用Cu-Zn-Al催化剂，其单程转化率不不大于相似条件下气相平衡转化率。
气液固三相工艺长处是：反映器构造简朴，投资少；由于介质存在改进了反映器传热性能，温度易于控制，提高了反映器热稳定性；催化剂颗粒小，内扩散影响易于消除；合成甲醇单程转化率高，可达15%-20%，循环比大为减小；能量回收运用率高；催化剂磨损少。缺陷是三相反映器压降较大，液相内扩散系数比气相小多。
(2) 液相法合成甲醇工艺 液相合成甲醇工艺特点是采用活性更高过度金属络合催化剂。催化剂均匀分布在液相介质中，不存在催化剂表面不均一性和内扩散影响问题，反映温度低，普通不超过200℃，20世纪80年代中期，美国Brookhaven国家实验室开发了活性很高复合型催化剂，其构造为NaOH-RONa-M(OAc)2,其中M代表过渡金属Ni,Pd或Co,R为低碳烷基，当M为Ni，R为叔戊烷基时催化剂性能最佳，液相介质为四氢呋喃，反映温度为80-120℃，压力为2MPa左右，合成气单程转化率高于80%，甲醇选取性高达96%。当该催化剂与第Ⅵ族金属羰基络合物混合使用时，能得到更好效果，她能激活CO，并有较好耐硫性，当合成气中尚有1670×10-6H2S时，其甲醇产率仍达33%。
Mahajan等人研制了由过渡金属络合物与醇盐构成符合催化剂，如四羰基镍和甲醇钾，以四氢呋喃为液相介质，反映温度为125℃，CO转化率不不大于90%，选取性达99%。
当前液相合成甲醇研究仍处在实验室阶段，尚未工业化，但它是一种很有开发前景合成技术。该法缺陷是由于反映温度低，反映热不易回收运用；CO2和H2O容易使复合催化剂中毒，因而对合成气体规定很苛刻，不能尚有CO2和H2O，还需进一步研究。
(3) 新型GSSTFR和RSIPR反映器系统 该系统采用反映,吸附和产物互换交替进行一种新型反映装置。GSSTFR是指气-液-固滴流流动反映系统，CO和H2在催化剂作用下，在此系统内进行反映合成甲醇，该甲醇立即被固态粉状吸附剂所吸附，并滴流带出反映系统。RSIPR是级间产品脱出反映系统，当以吸附气态甲醇粉状吸附剂流入该系统时，与该系统内液相四甘醇二甲醚进行互换，气态甲醇被液相所吸附，然后再将四甘醇二甲醚中甲醇分离出来。这样合成甲醇反映不断向右进行，CO单程转化率可达100%，气相反映物不循环。这项新工艺仍处在研究之中，尚未投入工业生产，尚有许多技术问题需要解决和完善。
2．本设计合成工艺
通过净化原料气，经预热加压，于5 Mpa、220 ℃下，从上到下进入Lurgi反映器，在铜基催化剂作用下发生反映，出口温度为250 ℃左右，甲醇7%左右，因而，原料气必要循环，则合成工序配备原则为图2-2。
甲醇合成是可逆放热反映，为使反映达到较高转化率，应迅速移走反映热，本设计采用Lurgi管壳式反映器，管程走反映气，壳程走4MPa沸腾水
合成塔
水冷器
甲醇分离塔
循环器

粗甲醇　　　　　　　驰放气
图1-1　合成合序配备原则
甲醇合成工艺流程（图①）

这个流程是德国Lurgi公司开发甲醇合成工艺，流程采用管壳式反映器，催化剂装在管内，反映热由管间沸腾水放走，并副产高压蒸汽，甲醇合成原料在离心式透平压缩机内加压到5.2 MPa (以1：5比例混合) 循环，混合气体在进反映器前先与反映后气体换热，升温到220 ℃左右，然后进入管壳式反映器反映，反映热传给壳程中水，产生蒸汽进入汽包，出塔气温度约为 250 ℃，含甲醇7%左右，通过换热冷却到40 ℃，冷凝粗甲醇经分离器分离。分离粗甲醇后气体恰当放空，控制系统中惰性气体含量。这某些空气作为燃料，大某些气体进入透平压缩机加压返回合成塔，合成塔副产蒸汽及外部补充高压蒸汽一起进入过热器加热到50 ℃，带动透平压缩机，透平后低压蒸汽作为甲醇精馏工段所需热源。
1.3合成甲醇目和意义
甲醇是极为重要有机化工原料，在化工、医药、轻工、纺织及运送等行业均有广泛应用，其衍生物产品发展前景辽阔。当前甲醇深加工产品已达120各种，国内以甲醇为原料一次加工产品已有近30种。在化工生产中，甲醇可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚（MTBE）、聚乙烯醇（PVA）、硫酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯（DMT）、二甲醚、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲醇等。
以甲醇为中间体煤基化学品深加工产业：从甲醇出发生产煤基化学品是将来C1化工发展重要方向。例如神华集团发展以甲醇为中间体煤基化学品深加工，运用先进成熟技术，发展“甲醇－醋酸及其衍生物”；运用国外开发成功MTO或MTP先进技术，发展“甲醇－烯烃及衍生物”2大系列。
作为代替燃料：近几年，汽车工业在国内获得了飞速发展，随之带来能源供应问题。石油作为及其重要能源储量是有限，而甲醇燃料以其安全、便宜、燃烧充分，运用率高、环保众多长处，代替汽油已经成为车用燃料发展方向之一。国内政府已充分结识到发展车用代替燃料重要性，并开展了这方面工作。
随着C1化工发展，由甲醇为原料合成乙二醇、乙醛和乙醇等工艺正日益受到注重。甲醇作为重要原料在敌百虫、甲基对硫磷和多菌灵等农药生产中，在医药、染料、塑料和合成纤维等工业中均有着重要地位。甲醇还可经生物发酵生成甲醇蛋白，用作饲料添加剂，有着辽阔应用前景。
1.4 本设计重要办法及原理
造气工段：使用二步法造气
CH4+H2O(气)→CO+3H2-205.85 kJ/mol
CH4+O2→CO2+2H2+109.45 kJ/mol
CH4+O2→CO+2H2+35.6 kJ/mol
CH4+2O2→CO2+2H2O+802.3 kJ/mol
合成工段
5MPa下铜基催化剂作用下发生一系列反映
主反映 ： CO+2H2→CH3OH+102.37 kJ/kmol
副反映： 2CO+4H2→(CH3O)2+H2O+200.3 kJ/kmol
CO+3H2→CH4+ H2O+115.69 kJ/kmol
4CO+8H2→C4H9OH+3H2O+49.62 kJ/kmol------------(A)
CO+H2→CO +H2O-42.92 kJ/kmol
除（A）外，副反映发生，都增大了CO消耗量，减少了产率，故应尽量减少副反映。
反映热力学
一氧化碳加氢合成甲醇反映式为
CO+2H2CH3OH(g)
这是一种可逆放热反映，热效应。
当合成气中有CO2时，也可合成甲醇。
CO2 + 3H2 CH3OH(g) + H2O
这也是一种可逆放热反映，热效应
合成法反映机理
本反映采用铜基催化剂，5 MPa，250 ℃左右反映，清华大学高森泉，朱起明等以为其机理为吸附理论，反映模式为：
H2+2˙→2H˙ -----------------------------①
CO+H˙→HCO˙-------------------------②
HCO˙+H˙ →H2CO˙˙
H2CO˙˙+2H˙→CH3OH+3˙
CH3OH˙→ CH3OH+˙
反映为①，②控制。即吸附控制。

第2章生产工艺及重要设备计算

工艺计算作为化工工艺设计，工艺管道，设备选取及生产管理，工艺条件选取重要根据，对平衡原料，产品质量，选取最佳工艺条件，拟定操作控制指标，合理运用生产废料，废气，废热均有重要作用。
2.1 甲醇生产物料平衡计算
2.1.1 合成塔物料平衡计算
已知：年产100000吨精甲醇，每年以300个工作日计。
精甲醇中甲醇含量(wt)：99.95%
粗甲醇构成(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%
因此：时产精甲醇：Kg/h
时产粗甲醇： Kg/h
依照粗甲醇组分，算得各组分生成量为：
甲醇(32)： Kg/h 434.03kmol/h 9722.22 Nm3/h
二甲醚(46)：27.796 Kg/h 0.604 kmol/h 13.536 Nm3/h
异丁醇(74)：3.844 Kg/h 0.052 kmol/h 1.164 Nm3/h
水(18)： 871.74 Kg/h 48.43 kmol/h 1048.84 Nm3/h
合成甲醇化学反映为：
主反映：CO+2H2CH3OH+102.37 KJ/mol …… ①
副反映：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0.34 kmol，故CH4每小时生成量为：7.5614.78533=111.777 Nm3，即4.987 kmol/h，79.794 Kg/h。
忽视原料气带入份，依照②、③、④得反映⑤生成水量为：48.43-0.604-0.05203-4.987=42.683 kmol/h，即在CO逆变换中生成H2O为42.683 kmol/h，即956.13 Nm3/h。
5.06 MPa，40℃时各组分在甲醇中溶解度列表于表2-1

表2-1 5.06Mpa，40℃时气体在甲醇中溶解度
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等混合气中每立方米含37.14 g甲醇，假定溶解气所有释放，则甲醇扩散损失为：
(1.008+5.501+0.504+0.529+1.008)= 0.318 kg/h
即0.0099kmol/h，0.223 Nm3/h。
依照以上计算，则粗甲醇生产消耗量及生产量及构成列表2-2。

　表2-2 甲醇生产消耗和生成物量及构成
消耗
方式
单
位
消耗物料量
生成物料量
共计
CO
H2
CO2
N2
CH4
CH3OH
C4H9OH
(CH3)2O
H2O
消耗
生成
①式
kmol
434.03
868.06

434.03

Nm3
9722.22
19444.44

9722.22

29166.66
9722.22
②式
kmol
1.208
2.416

0.604
0.604

Nm3
27.06
54.12

13.536
13.536
81.18
27.07
③式
kmol
4.987
9.974

4.987

4.987

Nm3
111.777
223.554

111.777

111.777
335.331
223.554
④式
kmol
0.208
0.416

0.052

0.156

Nm3
4.659
9.318

1.164

3.494
13.977
4.658
⑤式
kmol
<42.683>
42.683
42.683

42.683

Nm3
<956.13>
956.13
956.13

956.13
956.13
956.13
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
共计
Nm3
18664.45
40194.86
961.603
0.504
110.769
19444.39
2.322
27.06
1101.933
59821.42
20686.502
消耗构成
%(v)
31.2
67.191
1.607
0.0008

生成质量
kg

27751.34
7.70
55.56
873.70

28688.3
生成构成
%(wt)

93.89
0.026
0.188
5.896

100

设新鲜气量为G新鲜气,驰放气为新鲜气9%[1]。
表2-3　驰放气构成
组分
H2
CO
CO2
CH4
N2
Ar
CH3OH
H2O
Mol%
79.31
6.29
3.50
4.79
3.19
2.30
0.61
0.01
　　　《甲醇生产技术及进展》华东工学院出版社.1990

G新鲜气＝G消耗气+G驰放气=G消耗气+0.09 G新鲜气=59821.42+0.09 G新鲜气
因此：G新鲜气＝65737.82 Nm3/h
新鲜气构成见表2-4

表2-4　甲醇合成新鲜气构成
组分
H2
CO
CO2
N2
总计
Nm3
44499.25
19168.45
2047.08
3.29
65737.82
构成mol%
67.692
29.159
3.144
0.005
100

测得：甲醇合成塔出塔气中含甲醇7.12%。根椐表2-2、表2-4，设出塔气量为G出塔。又知醇后气中含醇0.61%。
因此： =7.12%
G醇后=G新鲜-(G醇＋G副＋G扩)+GCH4= 65737.82-59821.42+112.785
=6029.185 Nm3/h
因此：G出塔＝272460.95Nm3/h
G循环气= G出塔-G醇后-G生成+GCH4-G溶解=272460.95-6029.185-20686.502+112.785-7.571
=245850.477Nm3/h
甲醇生产循环气量及构成见表2-5

表2-5 甲醇生产循环气量及构成
组分
CO
CO2
H2
N2
CH4
Ar
CH3OH
H2O
共计
流量：Nm3/h
15463.99
8604.767
194984.01
7842.63
11776.24
5654.561
1499.69
24.585
245850.477
构成%(V)
6.29
3.50
79.31
3.19
4.79
2.30
0.61
0.01
100

G入塔= G循环气+G新鲜气=245850.477+65737.82
=311588.297 Nm3/h
由表2-4及表2-5得到表2-6。

表2-6 甲醇生产入塔气流量及构成　单位：Nm3/h
组分
CO
CO2
H2
N2
CH4
Ar
CH3OH
H2O
共计
流量：Nm3/h
34894.77
10668.78
239349.67
7808.403
11721.95
5627.285
1492.51
24.927
311588.297
构成(V)%
11.199
3.424
76.816
2.506
3.762
1.806
0.479
0.008
100

又由G出塔= G循环气-G消耗＋G生成
据表2-2、2-6、得表2-7。

表2-7
组分
CO
CO2
H2
N2
CH4
Ar
CH3OH
H2O
C4H9OH
(CH3)2O
共计
入塔
34894.77
10668.78
239349.67
7808.403
11721.95
5627.285
1492.51
24.927

311588.297
消耗
18664.45
961.603
40194.86
0.504
1.008

59821.42
生成

111.777

19444.39
1101.933
2.322
27.06
20686.502
出塔
17145.49
8751.203
198114.48
7805.789
11941.63
5626.162
20853.58
2185.076
2.322
27.06
272453.379
构成(V)
6.293
3.212
72.715
2.865
4.383
2.065
7.654
0.802
0.001
0.010
100

甲醇分离器出口气体和液体产品流量、构成见表2-8。

表2-8　甲醇分离器出口气体构成、流量：单位：Nm3/h
组分
CO
CO2
H2
N2
CH4
Ar
CH3OH
C4H9OH
(CH3)2O
H2O
共计
损失
1.008
5.051
0
0.504
1.008
0.529
0.211

8.311
出气
17144.482
8746.152
198114.47
7805.285
11940.622
5625.633
20853.369

270230.013
构成(V)%
6.344
3.237
73.313
2.888
4.419
2.082
7.717

100
出液

19444.39
2.322
27.06
1101.933
20575.706
构成mol%

89.737
0.011
0.125
10.127
100
重量kg

27751.34
7.70
55.56
873.70
28688.3
构成(wt)%

93.805
0.026
0.188
5.981
100

甲醇驰放气流量及构成见表2-9。

表2-9 甲醇驰放气流量及构成
构成
CO
CO2
H2
CH4
Ar
CH3OH
H2O
共计
流量：Nm3/h
190.117
105.789
397.166
144.779
96.419
18.437
微
2925.707
构成：(V)%
6.49
3.61
81.92
4.95
3.30
0.63

100

粗甲醇贮罐气流量及构成风表2-10。

表2-10 贮罐气构成、流量
构成
CO
CO2
H2
CH4
Ar
CH3OH
N2
共计
流量：Nm3/h
1.008
5.051
0
1.008
0.529
0.211
0.504
8.311
构成：(V)%
12.129
60.774
0
12.129
6.365
2.539
6.064
100

由表2-2到表2-10可得表2-11。

表2-11　甲醇生产物料平衡汇总表
组分
新鲜气
循环气
入塔气
出塔气
醇后气
流量
构成
流量
构成
流量
构成
流量
构成
流量
构成
Nm3
(v)%
Nm3
(v)%
Nm3
(v)%
Nm3
(v)%
Nm3
(v)%
CO
19168.49
29.159
15463.995
6.29
34894.77
11.199
17145.49
6.293
881.28
28.108
CO2
2047.08
3.144
8604.767
3.50
10668.78
3.424
8751.203
3.212
95.107
3.033
H2
44499.25
67.692
194984.013
79.31
239349.67
76.816
198114.475
72.715
2045.998
65.257
N2
3.29
0.005
7842.63
3.19
7808.403
2.506
7805.789
2.865
1.086
0.035
Ar

5654.561
2.30
5627.285
1.806
5626.162
2.065

CH4

11776.238
4.79
11721.952
3.762
11941.63
4.383
112.785
3.597
CH3OH

1499.688
0.61
1492.508
0.479
20853.58
7.654

C4H9OH

2.322
0.001

(CH3)2O

27.06
0.01

H2O

24.585
0.01
24.927
0.008
2185.076
0.802
微量
/
共计
65718.11
100
245850.474
100
311588.295
100
272452.787
100
3135.308
100

甲醇合成塔
分离器
贮 罐
冷 凝
根椐计算成果，可画出甲醇生产物流图，如：图2-1　甲醇生产物流图
1.新鲜气 3.循环气
　　　　　　 2.入塔气 6.驰放气

5.醇后气

7.粗甲醇
2.1.2 粗甲醇精馏物料平衡计算
1. 预塔物料平衡
(1).进料
A.粗甲醇：28688.3kg/h。依照以上计算列表2-12

表2-12
组分
甲醇
二甲醚
异丁醇
水
共计
流量：kg/h
27751.34
55.56
7.70
873.63
28688.3
构成：(wt)%
93.805
0.026
0.188
5.981
100

B.碱液：据资料，碱液浓度为8%时，每吨粗甲醇消耗0.1 kgNaOH。则消耗纯NaOH：0.128688.32.869 kg/h
换成8%为：=35.863 kg/h
C.软水：据资料记载。软水加入量为精甲醇20%计，则需补加软水：
27751.3420%-35.863(1-8%)=5515.122 kg/h
据以上计算列表2-13。

表2-13 预塔进料及构成
物料量：kg/h
CH3OH
H2O
NaOH
(CH3)2O
C4H9OH
共计
粗甲醇
27751.34
873.63

55.56
7.70
28688.3
碱液

32.994
2.869

35.863
软水

5515.122

5515.122
共计
27751.34
6421.746
2.869
55.56
7.70
34239.215

(2).出料
　A.塔底。甲醇：27751.34 kg/h
B.塔底水。粗甲醇含水：873.63kg/h
碱液带水：32.994 kg/h
补加软水：5515.122 kg/h
共计：6421.746kg/h
C.塔底异丁醇及高沸物：7.70 kg/h
D.塔顶二甲醚及低沸物：55.56 kg/h
由以上计算列表2-14。

表2-14　预塔出料流量及构成
物料量：kg/h
CH3OH
H2O
NaOH
(CH3)2O
C4H9OH
共计
塔顶

55.56

55.56
塔底
27751.34
6421.746
2.869

7.70
34183.655
共计
27751.34
6421.746
2.869
55.56
7.70
34239.215

2 主塔物料平衡计算
(1).进料
加压塔。预后粗甲醇：34183.655 kg/h
常压塔。34183.655-27751.342/3=15682.76 kg/h
(2).出料
加压塔和常压塔采出量之比为2:1，常压塔釜液含甲醇1%。
A. 加压塔。塔顶：27751.342/3=18500.89kg/h
塔釜：15682.76kg/h
B. 常压塔。塔顶：27751.341/399%=9157.94 kg/h
塔釜：甲醇　　 水　　 NaOH 高沸物
kg/h：92.5 6421.746 2.869 7.70
总出料：由以上计算。得表2-15甲醇精馏塔物料平衡汇总表：单位：kg/h
18500.89+6421.746+2.869+7.70+92.5+9157.94=34183.645

得表2-15 甲醇精馏塔物料平衡汇总
物料
物料
加压塔顶出料
常压塔顶出料
常压塔釜出料
共计
甲醇
27751.34
18500.89
9157.94
92.5
27751.34
NaOH
2.869

2.869
2.869
水
6421.746

6421.746
6421.746
高沸物
7.70

7.70
7.70
共计
34175.955
18500.89
9157.94
6524.815
34175.955

根椐计算成果可画出粗甲精馏物流图，见图2-2。
预精馏塔
加压精馏塔
常压精馏塔
4.预塔顶出料 6.加压塔顶出料　　7.常压塔顶出料

1.粗甲醇
2.软水
3.碱液

5.预塔底出料 8.常压塔釜出料
图2-2 粗甲醇精馏物流图
2.2 甲醇生产能量平衡计算
2.2.1 合成塔能量计算
已知：合成塔入塔气为220 ℃，出塔气为250 ℃，热损失以5%计，壳层走4MPa沸水。
查《化工工艺设计手册》得，4 MPa下水气化潜热为409.7 kmol/kg，即1715.00 kJ/kg，密度799.0 kg/m3，水蒸气密度为19.18 kg/m3，温度为250 ℃。入塔气热容见4-16。

表2-16　5MPa，220℃下入塔气除(CH3OH)热容
组分
CO
CO2
H2
N2
Ar
CH4
共计
流量：Nm3
34894.77
10668.78
239349.67
7808.403
5627.285
11721.95
310070.86
比热：kJ/kmol℃
30.15
45.95
29.34
30.35
21.41
47.05
/
热量：kJ