由于二氧化碳的比热容较一氧化碳高，其加氢反应反应热效应却较少，故原料气中有一定二氧化碳含量时，可以降低反应峰值温度。对于低压法合成甲醇，二氧化碳含量体积分数为5%时甲醇收率最好。此外，二氧化碳的存在也可抑制二甲醚的生成。
原料气中有氮及甲烷存在时，使氢气和一氧化碳的分压低，导致转化率下降。由于合成甲醇空速大，接触时间短，单程转化率低，只有10%～15%，因此反应器中仍含有大量为转化的氢气及一氧化碳，必须循环利用。为了避免惰性气体的积累，必须将部分循环器从反应系统中排出，以使反应系统中惰性气体含量保持在一定浓度范围。工业上一般控制循环气量为新鲜原料气量的3.5～6倍。 ④空间速率
气体与催化剂接触时间的长短，通常以空间速率来表示，即单位时间内，每单位体积催化剂所通过的气体量。其单位是（标）（催化剂）时，简写为h-1
在甲醇生产中，气体一次通过合成塔仅能得到3%～6%的甲醇，新鲜气的甲醇合成率不高，因此新鲜气必须循环使用。此时，合成塔空速常由循环机动力、合成系统阻力等因素决定。如果采用较低的空速，反应过程中气体混合物的组成与平衡组成较接近，催化剂的生产强度较低，但是单位甲醇产品所需循环气量较小，气体循环的动力消耗较少，预热未反应气体到催化剂进口温度所需换热面积较小，并且离开反应器气体的温度较高，其热能利用价值较高。
如果采用较高的空速，催化剂的生产强度虽可以提高，但是增大了预热所需传热面积，出塔气热能利用价值降低，增大了循环气体通过设备的压力降及动力消耗，并且由于气体中反应产物的浓度降低，增大了分离反应产物的费用。
另外，空速增大到一定程度后，催化剂温度将不能维持。在甲醇合成生产中，空速一般控制在10000～20000h。
第三章 合成工艺设计计算
工艺计算作为化工工艺设计，工艺管道，设备的选择及生产管理，工艺条件选择的主要依据，对平衡原料，产品质量，选择最佳工艺条件，确定操作控制指标，合理利用生产的废料，废气，废热都有重要作用。
3.1物料衡算
3.1.1合成塔物料衡算
已知：年产150000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： =20833.33Kg 得，n===2687
4.4.2合成塔壳体直径的确定
合成塔内管子分布采用正三角形排列，管间距a=40mm,壳体直径：
式中：a=40
b=1.1=1.1×26870.5=57.02 L=125mm
所以， =40（57.02-1）+22490.8 圆整后取为2500mm 4.4.3 合成塔壳体厚度的确定
壳体材料选用13MNiMoNbR钢，计算壁厚的公式为：δ= 式中: =5.14MPa =4300mm =0.85
=190MPa(取壳体温度为)
则δ=2500=40.42mm
取=1mm， =1mm,圆整后取S=43mm 4.4.4合成塔封头的确定
上下封头均采用半球形封头，材质选用和筒体相同。封头内径为2500+243= 2586mm,圆整后取2600mm,由封头厚度计算公式：δ=
式中: =5.14MPa =2600mm =0.85
=190MPa(取壳体温度为)
则S=2600=20.85mm
取=1mm， =1mm,圆整后取S=23mm,所以封头为DN260023 4.4.5管子拉脱力的计算
在操作压力下，每平方米胀接周边所产生的力 式中：f=0.866=0.866=581.76 P=5.14MPa L=100mm 则==0.30MPa
温差应力导致的每平方米胀接周边上的拉脱力= 式中： = =×n=×2687
=622242.025
=3.14D=3.14430043
=337550
17.42?10?6?0.180?106?10 ==11.03
622242.0251?337550则=
=0.25 已知，
、分别为管壁温度和壳壁温度；为管程压力4.9MPa；为壳程压力0.74MPa，
所以可知与的作用力同向，则合拉力q=0.55 [q]，因此，拉脱力在许用范围内。
表4.1 设备的参数
项目 管子 壳体 材质 00Cr18Ni5Mo3Si2 13MNiMoNbR a(1) 17.4210
EMPa 0.18010 0.18610 尺寸 管子数 2687 管间距mm 40 管壳壁温度 10
4.5折流板的确定
折流板为弓形h===1950mm
取折流板间距B=0.3D=0.3×2500=750mm 折流板数N=
壳程流体进出口接管取接管内锅炉水流速为 接管内径D= D=
取D=200mm，管程流体进出口接管取接管内流速为，接管内径D为 取管程接管内径为500mm。
4.6塔体工艺设计参数验算
4.6.1热流量核算 （1）传热系数计算 管外沸腾数=535CSG（ls管内表面传热系数
q=31.0kgs，G=13.6kg（m·s），雷诺系数按下式计算
总传热系数K按以下公式计算
CPL?L?L?0.6）(?L?gp2)-0?425（d0GLS?L?0.3）F=415.5W()
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