年产65万吨煤制甲醇合成工段工艺设计_毕业论文

Ar的消耗总量:0.846+0.023G CH4的消耗总量:7.169+0.0579G

新鲜气（合成气）中惰性气体（N2+Ar+CH4）百分比保持在0.41%，反应过

程中惰性气体的量保持不变，（N2+Ar+CH4）=9.263+0.1128G，则

9025.862+1.0122G=(9.263+0.1128G)/0.0041

解得：G = 255.460 kmol/h,即驰放气的量为255.460 kmol/h，由此可得： G新鲜=9284.439kmol/h 所以驰放气的组成如下:

表3.8 驰放气含量

Tab. 3.8 the amount of purge gas 气体 含量kmol / h

CH3OH 1.558

H2 200.051

CO 16.068

CO2 8.967

N2 8.149

Ar 5.876

CH4 14.791

新鲜气（合成气）组成如下:

表3.9 新鲜气组成及含量

Tab. 3.9 the composition and content of fresh air 气体 组成 % 含量kmol / h

CO 27.58 2559.768

CO2 4.03 373.773

H2 67.99 6312.819

N2 0.15 9.397

Ar 0.073 6.723

CH4 0.24 21.960

（4）循环气气量的确定

出塔气量=新鲜气量+循环气量+主反应生成气量

+副反应生成气量-主反应消耗气量-副反应消耗气量 即：G出塔=G新鲜+G循环+G主生成+G副生成-G主消耗-G副消耗

81.471+81.55=82824.360oklm/h G主生成=2821.0+

G副生成=4.221+33.007+0.394+4.221+33.007+1.182+327.258 =403.290kmol/h G主消耗?2821.084?5642.168?1.718?3.436?0.0061?255.460?0.0122?255.460 ?8473.08kmol/h G副消耗=8.442+16.884+33.007+99.021+1.576+3.152+327.258+327.258 =816.598kmol/h

整理得G出塔=G循环+3222.410

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合成塔出塔气甲醇含量为5.84%，由甲醇的物料守恒得：

(0.0061G循环+0.0061×255.460+2821.084+1.718)/G循环+3222.41=0.0584 解得：G循环=50404.799 kmol / h 可得循环气组成如下表3.11：

表3.10 循环气组成

Tab. 3.10 circulation gas composition 气体 组成 % 含量kmol / h

CH3OH 0.61 307.469

CO 6.29 3170.462

CO2 3.51

H2 78.31

N2 3.19 1607.913

Ar 2.30 1159.310

CH4 5.79 2918.438

1769.208 39471.998

循环比：R=G循环 / G新鲜?50404.799 / 9284.439=5.430 （5）入塔气和出塔气组成

3590404.7=9599689.23m8okl/ h G入塔气=G新鲜气+G循环气=9284.4+G出塔气=G新鲜气+G循环气+G主生成+G副生成-G主消耗-G副消耗 = 9 2 84.4+3590404.7+929824.+34603.2-89473.0-88116.5 98 = 2 3 627.2m0o9lk/h 入塔气各组分组成

mol/h H2的含量： GH2入=6312.819+39471.998=45784.817k CO的含量： GCO入=2559.768+3170.462=5730.230kmol/h CO2的含量： GCO2入=373.7+ 713769.2=028142.98o1lk/mh N2的含量： GN2入=9.397+1607.913=1617.310kmol/h Ar的含量： GAr入=6.72 +31159.3=110166.03o3lk/mh CH4的含量： GCH4入=21.960+2918.438=2940.398kmol/h CH3OH的含量：GCH3OH入=307.469kmol/h 入塔气总量为59689.238kmol/h，组成如下：

表3.11 入塔气组成

Tab. 3.11 composition of inlet gas 气体 组成 % 含量kmol / h

CH3OH 0.515 307.469

H2 76.705 45784.817

CO 9.600 5730.230

CO2 3.590 2142.981

N2 2.710 1617.310

Ar 1.954 1166.033

CH4 4.926 2940.398

由：出塔气量=入塔气量—反应中消耗量+反应中生成量 出塔气各组分含量:

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CH3OH的含量:GCH3OH出=307.469+2821.084+1.718+1.558=3131.829kmol/h H2的含

GH2出=45784.817-5642.168-16.884-99.021-3.152-327.258-17.733-3.436 =39675.165kmol/h CO的含量：

GCO出=5730.230-2821.084-8.442-33.007-1.576-2.527-1.229+327.258 =3189.623oklm/h

CO2的含量 GCO2出=2142.9 h-38217.2=518815.72o3lk/m N2的含量： GN2出=1617.31o 0lk/mh Ar的含量： G Ar出=1166.23o h3lk/m CH4的含量： GCH4出=2940.39o h8lk/m H2O的含量: GH2O出=4.22 o+133.00+1.718+2327.2=53865.668lk/mh (CH3)2O的含量： G(CH3)2O出=4.221kmol/h C4H9OH的含量： GC4H9OH出=0.394kmol/h 出塔气总量为53906.564kmol/h，组成如下：

表3.12 出塔气组成

Tab. 3.12 the outlet gas composition 气体 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 (CH3)2O C4H9OH H2O

组成 / % 5.81 73.60 5.92 3.37 3.00 2.16 5.45 0.0078 0.00073 0.68

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含量 / kmol / h

3131.829 39675.165 3189.623 1815.723 1617.310 1166.033 2940.398 4.221 0.394 365.668

（6）甲醇分离器出口气体组成

分离器出口组分=驰放气气体组分+循环气气体组分 分离器出口气体各组分组成：

H2的含量： YH2分出=200.051+39471.998=39672.049kmol/h CO的含量： YCO分出=16.068+3170.462=3186.530kmol/h CO2的含量： YCO2分出=8.967+1769.208=1778.175kmol/h N2的含量： YN2分出=8.149+1607.913=1616.062kmol/h Ar的含量： Y Ar分出=5.876+1159.310=1165.186kmol/h CH4的含量： YCH4分出=14.791+2918.438=2933.229kmol/h CH3OH的含量：YCH3OH分出=1.558+307.469=309.027kmol/h 分离器出口气体总量为50660.258kmol/h,各组分含量如下:

表3.13 分离器出口气体组成 Tab. 3.13 outlet gas of separator 气体 组成 % 含量kmol/h

CH3OH 0.61 309.027

H2 78.31 39672.049

CO 6.29

CO2 3.51

N2 3.19 1616.062

Ar 2.30 1165.186

CH4 5.79 2933.229

3186.53 1778.175

分离器出口液体组分=出塔气组分-分离器出口气体组分，则 各液体组分含量:

XCH3OH分出=3131.829-309.027=2822.802kmol/h X(CH3)2O分出=4.221kmol/h XC4H9OH分出=0.394kmol/h XH2O分出=365.668kmol/h

分离器液体总量为3193.085kmol/h，各组分含量如下：

表3.14 分离器出口液体组成 Tab.3.14 liquid composition of separator 液体 组成 % 含量kmol / h

CH3OH 88.40 2822.802

(CH3)2O 0.13 4.221

C4H9OH 0.012 0.394

H2O 11.46 365.668

实际甲醇的年产量:G总=(2822.802×32×24×300)/1000=660373.581吨=66.037万吨，满足设计要求的65万吨年产量。

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