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年产24万吨甲醇合成工艺设计The Design of 240,000 t/a Methanol Synthesis Process目 录摘要Abstract引言1第1章 甲醇的性质及其用途21.1 甲醇的性质21.1.1 甲醇的物理性质21.1.2 甲醇的化学性质21.2 甲醇的用途31.3 甲醇工业的现状及发展41.3.1全球甲醇工业现状及发展趋势41.3.2 我国甲醇工业发展51.3.3甲醇生产技术的发展6第2章 甲醇合成工艺原理及方法82.1 甲醇合成原理82.2 甲醇合成反映热力学82.3 甲醇的合成方法及流程82.3.1 木材干馏法82.3.2 液相法制备甲醇82.3.3 气相合成甲醇法9第3章 设计衡算和重要设备设计133.1 物料衡算133.2 热量衡算203.3 重要设备选型及计算213.3.1 传热面积的拟定223.3.2 传热管数的拟定223.3.3 合成塔壳体内径的拟定233.3.4 合成塔壳体厚度的拟定233.3.5 合成塔封头的拟定233.3.6 折流板的拟定243.3.7 管板的拟定243.3.8 定距管的拟定243.3.9 支座的拟定24结论25致谢26参考文献27年产24万吨甲醇合成工艺设计摘要：甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳一化学的基础产品，在国民经济中占有十分重要的地位。近年来，随着甲醇下属产品的开发，特别是甲醇燃料的推广应用，甲醇的需求大幅度上升。为了满足经济发展对甲醇的需求，开展了此24万t/a的甲醇项目。本设计介绍了甲醇生产方法中的木材干馏法，液相法和气相法中的高、中、低压法，从国内外现状考虑，本设计采用气相低压法。 本设计采用德国Lurgi公司的甲醇合成工艺，合成塔选用该工艺中管壳式合成塔，对合成工段进行了工艺计算，涉及物料衡算及能量衡算；设备计算涉及对合成塔设备选型及指标计算。 关键词：甲醇 合成 物料衡算 热量衡算 合成塔The Design of 240,000 t/a Methanol Synthesis Process Abstract:Methanol is an extremely important organic chemical raw materials,is also a fuel, it plays a very important position in the national economy.In recent years,with the development of affiliated products of Methanol,especially the use of Methanol fuel,the demand of Methanol is increasing quickly.In order to meet the needs of economic development for methanol,this project has been made.Lumber dry distillation,liquid phase method,gas phase method of methanol production have been introduced in this design.Considering from the situation at home and abroad, the gas phase low pressure method been has been used in this design. Methanol synthesis process of Germany lurgi company has been used in my design,the synthesis tower of tubular has been chosen in this design,I have take the process of synthesis section in calculation,including material calculation and energy balance calculations;calculation of synthesis tower equipment including equipment selection and evaluationKey words:Methanol;Synthesis;Material balance calculate;Heat balance calculate;Synthetic tower引 言甲醇用途广泛，是基础的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、硫酸二甲酯等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。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。甲醇和氨反映可以制造一甲胺。甲醇生产所用的原料有煤、石油、天然气等，生产工序重要涉及造气、脱硫、脱碳、精制、压缩与合成等。我国采用的甲醇生产工艺重要有：ICI低压甲醇合成工艺、Lurgi低压甲醇合成工艺、TEC的新型反映器以及正趋向成熟的液相法甲醇合成工艺。合成工段是甲醇生产中的最为关键的一步，合成工段能有效安全运转是整个厂能正常运营的基础。因此，根据生产需要，必须选择合适的生产流程、控制一定的工艺条件，满足工艺生产规定。第1章 甲醇的性质及其用途1.1 甲醇的性质1.1.1 甲醇的物理性质1 甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，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极限为6.0%-36.5%(体积)。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易燃烧。甲醇燃烧时无烟，火焰呈蓝色。1.1.2 甲醇的化学性质1 甲醇具有一个甲基与一个羟基，是最简朴的饱和脂肪醇，具有脂肪醇的化学性质，即可进行氧化、酯化、羰基化、胺化、脱水等反映。1.1.2.1 氧化反映 如甲醇在电解银催化剂上可被空气氧化成甲醛，是重要的工业制备甲醛的方法。 CH3OH+0.5O2 HCHO+H2O甲醛进一步氧化生成甲酸： HCHO+0.5O2 HCOOH 甲醇完全燃烧时氧化成CO2和H2O，放出大量热： 2CH3OH+3O2 2CO2 + 4H2O1.1.2.2 酯化反映 如甲醇可与多种无机酸和有机酸发生脂化反映。甲醇和硫酸发生酯化反映生成硫酸氢甲酯，硫酸氢甲酯经加热减压蒸馏生成重要的甲基化试剂硫酸二甲酯 CH3OH+H2SO4 CH3OSO2OH+H2O 2CH3OSO2OH CH3OSO2OCH3+H2SO4甲醇和硝酸作用生成硝酸甲酯： CH3OH+HNO3 CH3NO3+H2O甲醇和甲酸反映生成甲酸甲酯： CH3OH+HCOOH HCOOCH3+H2O1.1.2.3羰基化反映 如甲醇和光气发生羰基化反映生成氯甲酸甲酯，进一步反映生成碳酸二甲酯： CH3OH+COCl2 CH3OCOCL+HCl CH3OCOCl+CH3OH （CH3O）2CO+HCl1.1.2.4胺化反映 如在压力520 MPa，温度370420 下，以活性氧化铝或分子筛作催化剂，甲醇和胺发生反映生成一甲胺、二甲胺和三甲胺的混合物，经精馏分离可得一甲胺、二甲胺和三甲胺产品。 CH3OH+NH3 CH3NH2+H2O 2CH3OH+NH3 （CH3）2NH+2H2O 3CH3OH+NH3 （CH3）3N+3H2O1.1.2.5脱水反映 如甲醇在高温和酸性催化剂如ZSM-5，-Al2O3作用下分子间脱水生成二甲醚： 2CH3OH （CH3）2O+H2O1.1.2.6裂解反映 如在酮催化剂上，甲醇可裂解成CO和H2： CH3OH CO+2H2 1.1.2.7氯化反映 如甲醇和氯化氢在ZnO/ZrO催化剂上发生氯化反映生成一氯甲烷： CH3OH+HCl CH3Cl+H2O 1.2 甲醇的用途33甲醇是重要的一碳化工基础产品和有机化工原料，并且是重要的溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。近年来，随着技术的发展和能源结构的改变，甲醇化工已成为洁净能源的重要组成部分。此外，甲醇还开辟了许多新的用途。甲醇是较好的人工合成蛋白的原料，蛋白转化率较高，发酵速度快，无毒性，价格便宜；甲醇是容易运送的清洁燃料，可以单独或与汽油混合作为汽车燃料，用它作为汽油添加剂可起到节约芳烃，提高辛烷值的作用，汽车制造业将成为耗用甲醇的巨大部门；由甲醇转化为汽油方法的研究成果，间接开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。甲醇是直接合成乙酸的原料，孟山都公司实现了在较低压力下甲醇和一氧化碳合成乙酸的工艺。甲醇可直接用于还原铁矿石，得到高质量的海绵铁。特别是近年来C化学工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、乙酸乙烯、乙酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。甲醇的消费已超过其传统用途，潜在的耗用量远远超过其化工用途，渗透到国民经济的各个部门。此后甲醇的发展速度将更为迅速。1.3 甲醇工业的现状及发展1.3.1全球甲醇工业现状及发展趋势23 从2023年起，世界甲醇生产能力出现了甲醇史上最短时间内最大规模的增长。2023年，世界甲醇总产能达3803万吨，需求量为2817万吨/年，装臵开工率为76.5%；2023年，世界甲醇总产能达成4060万吨/年，产量为3300万吨，装臵平均开工率为81.3%；2023年，世界甲醇总生产能力接近4800万吨，总需求达3680万吨；2023年以来，全球甲醇产能不断快速提高，至2023年终全球甲醇产能近1亿吨。同时，需求量与产量也在稳步提高。近年来全球甲醇需求年均增长率超过4%，相称于新建一座世界规模甲醇厂的年产量。 下图是全球甲醇规模和需求的条形折线图： 图1.1 全球甲醇规模和需求 近几年全球甲醇供需基本平衡，但生产和消费格局已发生了重大变化。全球甲醇产能和产量的增长重要来自亚洲和中东等低成本地区，欧美等高成本地区不仅没有增长，有的还在减小。现在以中国等发展中国家为代表的亚太国家，作为甲醇新兴市场潜在应用不断开发。国际舆论普遍认为，5年以后，这一地区也许成为决定世界甲醇市场发展方向的极具影响力的因素，其正在成为一支不可忽视的中坚力量。近期世界甲醇价格的预测将取决于中国煤基甲醇生产的经济性。世界甲醇生产格局的变化带来了消费格局的重大变化，工业发达国家和地区如美国、西欧、日本等已由过去的甲醇自产自给转变为重要进口国，而拉丁美洲、东欧（俄罗斯）、中东及非洲却成为甲醇重要出口国。 未来国际甲醇市场的重要不利因素为国际上甲醇新建装置大量涌现，产能增长速度过快，此后5年中投产的甲醇产能将超过1800万吨，这些新增产能重要分布于南美、远东和澳大利亚。产能增长过快会对现有市场导致一定冲击，使市场价格产生波动。 总的来看，未来甲醇的需求增长为每年500万吨，而未来新增的产能还不会在短期内导致供需失衡的局面，加之甲醇生产成本不断提高，未来甲醇市场价格会保持稳步上升的局面。1.3.2 我国甲醇工业发展32我国的甲醇工业通过十几年的发展，生产能力得到了很大提高。1991年，我国的生产能力仅为70万吨，截止2023年终，我国甲醇产能已达740万吨，117家生产公司共生产甲醇440.65万吨，2023年甲醇产量达成500万吨，比2023年增长22.2%，进口量99.1万吨，因此下降3.1%。2023年，国内共有甲醇生产公司180多家，产能超过2070万吨/年，产量为1126.3万吨，同比增长6.4%。甲醇进口量为143.4万吨，同比增长69.7%；出口量36.8万吨，同比下降34.6%；净进口量106.6万吨；表观消费量为1232.9万吨，同比上升11.6%。2023年至2023年的8年间，我国甲醇产能年均增长率达成25%，表观消费量年均增长率也达成18%。目前，我国甲醇消费重要集中在甲醛、醋酸、醇醚等领域。1.3.2.1 我国甲醇原料结构现状24我国甲醇生产重要以煤为原料，另一方面是天然气和焦炉煤气。截至2023年终，国内煤制甲醇公司共有140多家，产能合计约1270万吨/年，占总产能的61%；天然气制甲醇的公司为23家，产能合计600万吨/年，占29%；焦炉煤气制甲醇的公司约有13家，产能合计为200万吨/年，占10%。1.3.2.2 我国甲醇工业发展趋势预测37我国“富煤少油缺气”，原油和天然气均不同限度的依赖进口。因此，发展天然气化工产业，在原料供应保障限度、产品竞争力等方面均不如煤化工产业。根据石化协会掌握的资料，国内可以于2023年终前投产的甲醇拟在建项目共有24个，产能约820万吨/年，其中以煤为原料的产能占总产能的68%，以天然气为原料的产能占20%，以焦炉煤气为原料的产能占12%。预计到2023年，国内甲醇产能将达成2890万吨/年，其中以煤为原料的产能占总产能的63%，天然气产能占27%，焦炉煤气为原料的产能占10%。1.3.2.3 国内甲醇公司布局现状及发展趋势（1）国内甲醇产能布局现状37 2023年，国内甲醇产能最大的省份是山东，产能超过300万吨/年，约占全国甲醇总产能的15%；另一方面是河南和内蒙古，产能分别为300万吨/年和240万吨/年。 此外，河北、陕西、山西等省份的甲醇产能也都超过了100万吨/年，四川省的甲醇产能也接近100万吨/年。（2）国内甲醇产能布局发展趋势37如前文所述，预计2023年国内甲醇产能将达成2890万吨/年。届时，国内甲醇产能超过100万吨/年的地区将达成10个，其中河南和内蒙古将成为甲醇生产公司最为集中的地区，甲醇产能将分别达成416万吨/年和405万吨/年。由此可见，向资源地集中将成为我国甲醇产能布局的主导趋势。内蒙古、河南、山西、陕西、重庆等地凭借其资源优势，将成为甲醇生产公司最为青睐的地区；山东、河北等传统的甲醇生产大省，受资源总量和环境容量的制约，产能扩张速度将有所放缓。1.3.3甲醇生产技术的发展61.3.3.1 装置大型化 于上世纪末相比，现在新建甲醇规模超过百万吨的已不再少数。在20232023年新建的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。最小规模的是智利甲醇项目，产能也达84万t/a，一些上世纪末还称得上经济规模的60万t/a装置因失去竞争力而纷纷关闭。1.3.3.2 二次转化和自转化工艺 合成气发生占甲醇装置总投资的50%60%，所以许多工程公司将其视为技术改善重点。已经形成的新工艺在重要是Syenetix(前ICI)的先进天然气加热炉转化工艺(AGHR),Lurgi的组合转化工艺(CR)和Tops e的自热转化工艺(ATR)1.3.3.3 新甲醇反映器的合成技术 大型甲醇生产装置必须具有与其规模相适应的甲醇反映器和反映技术。传统甲醇合成反映器有ICI的冷激型反映器，Lungi的管壳式反映器，Topsdpe的径向流动反映器等，近期出现的新合成甲醇反映器有日本东洋工程的MRF-Z反映器等，而反映技术方面则出现了Lurgi推出的水冷一气冷相结合的新流程。1.3.3.4 引入膜分离技术的反映技术 通常的甲醇合成工艺中，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的气体，前者作燃料用，后者返回反映器。1.3.3.5 液相合成工艺传统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，导热系数大的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。第2章 甲醇合成工艺原理及方法2.1 甲醇合成原理5 5MPa下铜基催化剂作用下发生一系列反映 主反映 ： CO+2H2CH3OH+102.37 kJ/kmol （2-1） 副反映： 2CO+4H2(CH3O)2+H2O+200.3 kJ/kmol （2-2） CO+3H2CH4+ H2O+115.69 kJ/kmol （2-3） 4CO+8H2C4H9OH+3H2O+49.62 kJ/kmol （2-4） CO+H2CO +H2O-42.92 kJ/kmol （2-5） 除（2-4）外，副反映的发生，都增大了CO的消耗量，减少了产率，故应尽量减少副反映。2.2 甲醇合成反映热力学5 一氧化碳加氢合成甲醇的反映式为 CO+2H2CH3OH(g) （2-6）这是一个可逆放热反映，热效应kJ/kmol当合成气中有CO2时，也可合成甲醇。 CO2 + 3H2 CH3OH(g) + H2O （2-7）这也是一个可逆放热反映，热效应kJ/kmol2.3 甲醇的合成方法及流程2.3.1 木材干馏法19 在1924年以前，甲醇几乎所有是用木材分解干馏来生产的。甲醇的世界产量当时只有4500t。用60100kg木材干馏只能获得约1kg的甲醇，1m3白桦木只能制得56kg的甲醇，而1m3的针叶树木只能得到23kg的甲醇。这种“森林化学”的甲醇具有丙酮和其他杂质，要从甲醇中除去这些杂质比较困难。由于甲醇的需要量与日俱增，木材干馏法不能满足需要。因此人们开始采用化学合成的方法生产甲醇。2.3.2 液相法制备甲醇19 气相法合成甲醇存在合成效率低，能耗高等缺陷。上世纪70年代起人们把甲醇的合成工艺研究转移到液相法，初步实现了工业化生产。 液相法使用了热容高、导热系数大的石蜡类长链烃类等化合物作为反映介质，使甲醇的合成反映在等温条件下进行，同时由于分散在液相介质中的催化剂的比表面积非常大，所以加速了反映过程，减少了反映温度和压力。目前液相甲醇合成采用最多的重要是浆态床甲醇合成法。所使用的催化剂为CuCrO2/KOCH3或CuO-Zno/Al2O3。反映气通过气体分布器进入合成塔内的高浓度催化剂悬浮浆液中，与液、固相保持紧密接触，从而改善了传质。反映器可用间歇式或连续式。也可将单个反映器或多个反映器串联使用。2.3.3 气相合成甲醇法21.22.39 气相合成甲醇的重要反映式为： CO+2H2CH3OH(g) H= -90.8kJ/mol （2-8） 当有CO2存在时，CO2按下列反映生成甲醇： CO2+H2CO+H2O(g) H= +41.3kJ/mol （2-9） CO+2H2CH3OH(g) H= -90.8kJ/mol （2-10） 上述（2-5）、（2-6）两步的总反映式为： CO2+3H2CH3OH(g)+H2O(g) H= -49.5kJ/mol （2-11） 副反映产物：成烃、高碳醇、醚、醛、酸、酯及单质碳等；反映特点：强放热反映。以甲烷或者一氧化碳与氢气的混合气为原料气合成甲醇的方法有高压、中压和低压三种方法。高压法： 高压法即用二氧化碳与氢在高温（340420）高压（30.050.0MPa）下用锌-铬氧化物催化剂合成甲醇。用此法生产甲醇已有七十数年的历史，这是八十年代以前世界各国生产甲醇的重要方法。高压法合成甲醇由于操作压力高，动力消耗大，设备复杂，产品质量差等缺陷正在逐渐淘汰。中压法：中压法是在低压法研究基础上进一步发展起来的，由于低压法操作压力低，导致设备体积相称庞大，不利于甲醇生产的大型化。因此发展了压力为10MPa左右的甲醇中压合成法。它能更有效的减少建厂费用和甲醇生产成本。中压法的操作压力范围为一般为1027MPa，温度为235315。该法的关键在于使用了一种新型铜基催化剂（Cu-Zn-Al），综合运用指标要比高压法更好。低压法： 即用一氧化碳与氢气为原料在低压（5.14MPa）和250左右的温度下，采用铜基催化剂（Cu-Zn-Cr）合成甲醇。低压法成功的关键是采用了铜基催化剂，它的活性和选择性比锌-铬催化剂活性好得多，使甲醇合成反映能在较低的压力和温度下进行。因此，消耗在副反映中原料气和粗甲醇中的杂质都比较少。低压法合成工艺重要有英国帝国化学公司（ICI）和德国鲁奇（Lurqi）的工艺。ICI法低压甲醇合成工艺流程：工艺流程特点：相对低的温度和压力下操作，节省能耗，同时克制甲烷化反映及其他副反映；采用多段冷激式合成塔，结构简朴，催化剂装卸方便，使用寿命长。ICI多段冷激型甲醇合成反映器：结构特点：反映床层由若干绝热段组成，两段之间通入冷的原料气，使反映气体冷却，以使各段的温度维持在一定值；塔体是空筒，塔内无催化剂筐，催化剂不分层，由惰性材料支撑，冷激气体喷管直接插入床层，并有特殊设计的菱形冷却气体分布器；优点：单塔操作能力大，控温方便，冷激采用菱形分布器专利技术，催化剂层上下贯通，装卸方便，易于放大，目前普通塔的容量为2300t/d，高空隙率塔的容量达7600t/d。缺陷：催化剂床层温差较大（轴向：70，径向：23）、有部分气体与未反映气体之间的返混、催化剂时空产率不高，用量较大、单程转化率较低（仅为15%20%）。Lurgi法低压甲醇合成工艺流程：甲醇合成原料在离心式透平压缩机内加压到5.14 MPa (以1：5的比例混合) 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，反映热传给壳程中的水，产生的蒸汽进入汽包，出塔气温度约为 250 ，含甲醇7%左右，通过换热冷却到40 ，冷凝的粗甲醇经分离器分离。分离粗甲醇后的气体适当放空，控制系统中的惰性气体含量。这部分空气作为燃料，大部分气体进入透平压缩机加压返回合成塔，合成塔副产的蒸汽及外部补充的高压蒸汽一起进入过热器加热到50 ，带动透平压缩机，透平后的低压蒸汽作为甲醇精馏工段所需热源。该工艺流程图为图2.1图2.1 低压法甲醇合成工艺流程图Lurgi法低压甲醇合成塔：结构特点：形似列管式换热器，在塔内，列管中装填催化剂，管间为沸腾水 ；原料气与出塔气换热至220左右进入合成塔，反映放出的热经管壁传给管间的沸腾水，产生4MPa左右的饱和蒸汽，用来驱动透平压缩机。合成塔全系统的温度条件用蒸汽压来控制，从而保证催化剂床层大体为等温。 优点：催化剂床层温差较小、单程转化率较高（可达50%）、催化剂使用寿命较长（4年5年）、热能运用合理、设备紧凑，开停车方便，合成反映过程中副反映少 ，甲醇质量高 。经典管壳塔的最大生产能力（经济型塔）为1500 t/d。全世界现有Lurgi装置37套，甲醇总生产能力达1600万t/a以上。以上三种方法的流程基本相同。但所使用的催化剂不同，因而操作压力和操作温度等级不同，反映器的结构也就有所不同。从合成反映理论上讲，提高压力对合成反映有利，但在高活性铜基催化剂研制成功后，减少合成压力就有了也许。在较低压力和较低温度下合成甲醇，可以减少对设备的规定，简化压缩系统，节省动力消耗，可以节省投资和减少生产成本。在甲醇合成技术方面。从世界范围看，甲醇生产工艺重要采用气相甲醇合成工艺，德国的Lurgi工艺和英国ICI工艺大约占70%以上33。液相甲醇合成工艺逐渐成为研究热点，目前还没有大规模成熟的工业化应用的先例，将是未来我们研究的重要方向。综合以上各方面因素和中国普遍的生产技术条件，本设计采用Lurgi工艺。这个流程是德国Lurgi公司开发的甲醇合成工艺，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。第3章 设计衡算和重要设备设计3.1 物料衡算合成塔物料衡算 已知：年产24万吨精甲醇，每年以300个工作日计。精甲醇中甲醇含量(wt)：99.95%粗甲醇组成(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% 所以：时产精甲醇：Kg/h 时产粗甲醇： Kg/h根据粗甲醇组分，算得各组分的生成量为：甲醇(32)： 33333.33 Kg/h 1041.67 kmol/h 23333.41 Nm3/h二甲醚(46)：66.71 Kg/h 1.45 kmol/h 32.49 Nm3/h异丁醇(74)：9.23Kg/h 0.12 kmol/h 2.79 Nm3/h水(18)： 2092.18 Kg/h 116.23 kmol/h 2603.61 Nm3/h合成甲醇的化学反映为1：主反映：CO+2H2CH3OH+102.37 KJ/mol （3-1）副反映：2CO+4H2(CH3)2O+H2O+200.39 KJ/mol （3-2） CO+3H2CH4+H2O+115.69 KJ/mol （3-3） 4CO+8H2C4H9OH+3H2O+49.62 KJ/mol （3-4） CO2+H2CO+ H2O-42.92 KJ/mol （3-5）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：7.5635.48478=268.27 Nm3即11.98 kmol/h，191.62 Kg/h。忽略原料气带入份，根据（3-2）、（3-3）、（3-4）得反映（3-5）生成的水的量为：116.23-1.45-0.123-11.98=102.44 kmol/h即在CO逆变换中生成的H2O为102.44 kmol/h，即2294.66 Nm3/h。5.06 MPa，40时各组分在甲醇中的溶解度列表于表3.1 表3.1 5.06Mpa，40时气体在甲醇中的溶解度2溶解度H2COCO2N2ArCH4Nm3/t甲醇00.6823.4160.3410.3580.682Nm3/h01.0085.5010.5040.5291.008 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。 根据以上计算，则粗甲醇生产消耗量及生产量及组成列表3.2，3.3 表3.2 甲醇生产消耗物量及组成消耗方式单位COH2CO2N2合计3-1Nm323333.40846666.81670000.2243-2Nm364.96129.92194.883-3Nm3268.352805.0561073.4083-4Nm310.75221.50432.2563-5Nm32294.662294.664589.32气体溶解Nm31.00805.0510.5047.571扩散损失Nm30.223合计Nm323678.4849917.9562299.710.50475897.882消耗组成%(v)31.265.83.00.0007表 3.3 甲醇生产生成物量及组成 消耗方式单位CH4CH3OHC4H9OH(CH3)2OH2O合计3-1Nm323333.40823333.4083-2Nm332.4832.4864.963-3Nm3268.352268.352536.7043-4Nm32.6888.06410.7523-5Nm32294.664589.32合计Nm3269.3623333.6312.68832.482603.55628535.144生成质量kg0.7533333.339.2366.711843.9235253.94生成组成%(wt)0.00294.550.0260.1895.23100 设新鲜气量为G新鲜气,驰放气为新鲜气的9%。表3.4 驰放气组成2组分H2COCO2CH4N2ArCH3OHH2OMol%79.316.293.504.793.192.300.610.01G新鲜气G消耗气+G驰放气 (3-6) =G消耗气+0.09 G新鲜气 =75897.882+0.09 G新鲜气 则 G新鲜气83404.27 Nm3/h 新鲜气组成见表3.5表3.5 甲醇合成新鲜气组成组分H2COCO2N2总计含量 Nm354880.0126022.132502.130.5883404.27组成mol%65.831.23.00.0007100 测得：甲醇合成塔出塔气中含甲醇7.12%。根椐表3.2、表3.3、表3.5，设出塔气量为G出塔。又知醇后气中含醇0.61%。 所以： =7.12% G醇后=G新鲜(G醇G副G扩)+GCH4 (3-7) =83404.27-75897.882+268.27 =7774.658 Nm3/h 所以：G出塔328385.62 Nm3/h G循环气= G出塔-G醇后-G生成+GCH4-G溶解 (3-8) =328385.62-7774.658-28535.144+268.27-7.571 =292336.52 Nm3/h 甲醇生产循环气量及组成见表3.6表3.6 甲醇生产循环气量及组成组分COCO2H2N2CH4ArCH3OHH2O合计流量：Nm3/h18387.9710231.78231852.099325.5314002.926723.741783.2529.23292336.52组成%(V)6.293.5079.313.194.792.300.610.01100 G入塔= G循环气+G新鲜气 (3-9) =292336.52+83404.27 =375740.79 Nm3/h 由表3.5及表3.6得到表3.7。表3.7 甲醇生产入塔气流量及组成单位：Nm3/h组分COCO2H2N2CH4ArCH3OHH2O合计流量：Nm3/h44410.112733.91286732.19326.1114002.926723.741783.2529.23375740.79组成(V)%1