物料衡算部分模板.doc

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1、4.1物料衡算4.1.1产品组成分析工厂设计为年产精甲醇20万吨，开工时间为每年330天，采用连续操作，则每小时精甲醇的产量为25.25（=200,000/330/24）吨，即25.25t/h。精馏工段通过三塔高效精馏工艺，精甲醇的纯度可达到99.9%，三塔精馏工艺中甲醇的收率达97%。则入预精馏塔的粗甲醇中甲醇量25.25/0.97=26.03t/h。由粗甲醇的组成通过计算可得下表：表2粗甲醇组成组分百分比产量甲醇93.40%813.50kmol/h即18222.40m3/h二甲醚0.42%2.53kmol/h即57.00m3/h高级醇（以

2、异丁醇计）0.26%0.98kmol/h即21.94m3/h高级烷烃（以辛烷计）0.32%0.78kmol/h即17.52m3/h水5.6%86.72kmol/h即1942.36m3/h粗甲醇100%27.87t/h注；设计中的体积都为标准状态下计算方法:粗甲醇=26.03/0.9340=27.87t/h二甲醚=27.87×0.42%=117.05kg/h即2.53kmol/h，57.00m3/h高级醇（以异丁醇计）=27.87×0.26%=72.48kg/h即0.98kmol/h，21.94m3/h高级烷烃（以辛烷计）=27.87×0.32

3、%=89.22kg/h即0.78kmol/h，17.52m3/h水=27.87×5.6%=1561.28kg/h即86.72kmol/h，1942.36m3/h4.1.2合成工段（1）合成塔中发生的反应:主反应CO+2H2=CH3OH（1）CO2+3H2=CH3OH+H2O（2）副反应2CO+4H2=（CH3O）2+H2O（3）CO+3H2=CH4+H2O（4）4CO+8H2=C4H9OH+3H2O（5）8CO+17H2=C18H18+8H2O（6）CO2+H2=CO+H2O（7）（2）粗甲醇的合成工业生产中测得低压时，每生产一吨粗甲醇就会产

4、生1.52m3（标态）的甲烷，即设计中每小时甲烷产量为1.90kmol/h，42.38m3/h。由于甲醇入塔气中水含量很少，忽略入塔气带入的水。由反应（3）、（4）、（5）、（6）得出反应（2）、（7）生成的水分为；86.72－1.90－2.54－0.98×3－0.78×8=73.06kmol/h由于合成反应中甲醇主要由一氧化碳合成，二氧化碳主要发生逆变反应生成一氧化碳，且入塔气中二氧化碳的含量一般不超过5%，所以计算中忽略反应（2）。则反应（7）中二氧化碳生成了73.06kmol/h，即1636.54m3/h的水和一氧化碳。（计算水汽变换反

5、应）（3）粗甲醇中的溶解气体量粗甲醇中气体溶解量查表5Mpa、40℃时，每一吨粗甲醇中溶解其他组成如下表：表3吨粗甲醇中合成气溶解情况（已知）气体H2COCO2N2ArCH4溶解量（m3/t粗甲醇）4.3640.8157.7800.3650.2431.680则粗甲醇中的溶解气体量为：H2=27.87×4.364=121.64m3/h即5.44kmol/hCO=27.87×0.815=22.72m3/h即1.02kmol/hCO2=27.87×7.780=216.84m3/h即9.68kmol/hN2=27.87×0.365=10.18m3/h

6、即0.46kmol/hAr=27.87×0.243=6.78m3/h即0.30kmol/hCH4=27.87×1.680=46.82m3/h即2.10kmol/h（4）粗甲醇中甲醇扩散损失40℃时,液体甲醇中释放的溶解气中,每立方米含有37014g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：G=（121.64+22.72+216.84+10.18+6.78+46.82）×0.03714=15.80kg/h即0.50kmol/h，11.04m3/h（5）合成反应中各气体的消耗和生成情况表4弛放气组成（已知给定条件）气

7、体CH3OHH2COCO2N2ArCH4组成0.61%81.82%9.16%3.11%3.21%0.82%1.89%表5合成反应中消耗原料情况（生成甲醇、异丁醇、二甲醚等所消耗）消耗项单位消耗原料气组分CO16585.86CO2H233171.72N2Ar反应（1）m3/h反应（3）m3/h114.00228.00反应（4）m3/h42.38127.14反应（5）m3/h87.74175.52反应（6）m3/h140.20297.50反应（7）m3/h（1636.54）1636.541636.54注：括号内的为生成量；反应（1）项不包括扩散甲

8、醇和弛放气中甲醇消耗的原料气量表6合成反应中生成物情况（根据上述两个表计算出）生成项单位生成物组分CH4CH3OH（CH3O）2C4H9OHC18H18H2O反应（