【《煤制甲醇的能量衡算计算案例》1600字】

PAGEPAGE38煤制甲醇的能量衡算计算案例每吨煤发电1200kw.h1.1合成塔的能量衡算已知：进入合成塔的气体的温度为225℃，出合成塔的气体的温度为250℃，热损失计为5%，冷却水用压力为4MPa的沸腾水。查书得4MPa下水的汽化潜热为409.7kcal/kg，即1712.33J/kg，密度799.0kg/m3，水蒸汽密度为19.18kg/m3，温度250℃[31]。1.1.1全塔入热计算查手册，根据表1.11甲醇合成塔入塔气各组分量，算得甲醇合成塔入塔热量如表2.1。表2.15MPa，225℃下入塔气（除CH3OH）比热容和热量基准25℃组分COCO2H2N2CH4ArH2O合计比热容，kJ/kmol·℃30.1542.9529.3430.3521.4147.0581.36——入塔量，Nm3/h1760.544589.55913041.591441.192661.746317.7491.35116813.732入塔量，kmol/h78.59626.320582.21419.69629.54211.1850.060750.613入塔热量，kJ/（h·℃）2369.6611209.38617082.155597.776632.499667.4151.90722563.798查得225℃时甲醇的焓值为42248.46kJ/kmol由表1.11可知，其入塔流量为82.413Nm3/h。所以入塔气的总能量为：1.1.2合成塔出口总热量的计算查手册，根据表1.11甲醇生产合成塔物料出塔气各组分量，算得甲醇合成塔出塔热量如表2.2所示。表2.25MPa，250℃出塔气除甲醇外的比热容和热量基准25℃组分COCO2H2N2CH4比热容，kJ/kmol·℃30.3146.5829.3930.4148.39出塔量，Nm3/h870.065493.95610962.646441.192662.236出塔量，kmol/h38.84222.052489.40419.69629.564出塔热量，kJ/（h·℃）1177.3071027.16414383.579598.9581430.607组分ArC4H9OH(CH3)2OH2O合计比热容，kJ/kmol·℃21.36170.9792.8583.49——出塔量，Nm3/h320.1490.1161.353109.83413861.547出塔量，kmol/h11.2920.0050.0601.903618.819出塔热量，kJ/（h·℃）302.2850.8852.790409.37719338.951查得250℃时甲醇的焓值为46883.2kJ/kmol由表1.11可知，其出塔流量为1051.147Nm3/h所以出塔气的总能量为：1.1.3合成塔内反应热的计算在甲醇合成塔内，按反应公式（1.1）~公式（1.5），生成甲醇、二甲醚、异丁醇、甲烷，二氧化碳还原成一氧化碳和水，由合成塔物料衡算（1）~（4）可知，算得各组分反应热如表2.3。表2.3合成塔内反应热一览表基准25℃组分CH3OH(CH3)2OCH4C4H9OHCO合计生成热量，kJ/mol102.37200.39112.6949.62-42.92——生成量，kmol/h43.3810.06040.4990.005191.26848.214反应热量，kJ/h4440912.97012103.55657729.310257.528-183182.5604327820.8041.1.4全塔热损失设热损失以5%计，则有：1.1.5时产蒸汽热壳程热水带走的热量为：又所以可得：则时产蒸汽由以上计算可得出甲醇合成塔的热量衡算表于表2.4。表2.4合成塔热量平衡表基准25℃序号输入热量kJ/h序号输出热量kJ/h1入塔气带入热5232293.0471出塔气带出热7041067.4212甲醇生成热4440912.9702生成一氧化碳吸热183182.5603二甲醚生成热12103.5563热损失478002.6934甲烷生成热57729.3104产蒸汽用热2041040.7375异丁醇生成热257.528总计9743296.411总计9743296.4111.1.6冷凝热量计算（1）热交换器热量平衡计算查得1.93MPa、90℃时水的焓值为380.93kJ/kg，出塔气中水的流量为116.964Nm3/h，即93.99kg/h，其他组分热容和热量见表2.5。表2.51.93MPa、90℃出热交换器液体的比热容和热量基准25℃组分COCO2H2N2CH4比热容，kJ/kmol·℃30.7753.4929.2830.8441.59出塔量，Nm3/h870.065493.95610962.646441.192662.236出塔量，kmol/h38.82422.052489.40419.69629.564出塔热量，kJ/（h·℃）1192.1741179.54014329.744607.4271229.571组分ArC4H9OH(CH3)2OCH3OH合计比热容，kJ/kmol·℃22.41137.7071.87108.5——出塔量，Nm3/h320.1490.1161.3531051.14714802.86出塔量，kmol/h11.2920.0050.06047.060660.976出塔热量，kJ/（h·℃）320.2920.7131.5225106.02523973.009所以而热损失以5%计，所以：所以：设进入热交换器的冷流体为5MPa、30℃，查得水的焓值为130.18kJ/kg，流量1.23Nm3/h，0.988kg/h，其它组分热容和热量见表2.6。表2.6入热交换器的冷流体的热容和热量基准25℃组分COCO2H2CH4N2ArCH3OH合计比热容，kJ/kmol·℃31.3378.2029.1140.4431.2322.9882.65——流量，Nm3/h1760.544589.55913041.591661.746441.192317.74982.41316891.794流量，kmol/h78.59626.320582.21429.54219.69611.1853.679751.232热量，kJ/（h·℃）2462.4042058.19316948.2461191.688612.108322.976301.08223908.697则入热交换器冷流体总热量为：出热交换器冷流体为入塔气，所以：所以：合乎要求，即入热交换器的冷流体的温度为30℃。锅炉水预热器的热量衡算1.9MPa、60℃时，水的焓值为251.93kJ/kg，流量93.99kg/h[31]。其它组分热容和热量见表2.7。表2.71.9MPa、60℃出锅炉水如热气液体的比热容和热量基准25℃组分COCO2H2N2CH4比热容，kJ/kmol·℃30.0759.2329.2030.841.11出塔量，Nm3/h870.065493.95610962.646441.192662.236出塔量，kmol/h38.84222.052489.40419.69629.564出塔热量，kJ/（h·℃）1167.9851306.11714290.592606.6391212.380组分ArC4H9OH(CH3)2OCH3OH合计比热容，kJ/kmol·℃22.81123.3470.6791.44——出塔量，Nm3/h320.1490.1161.3531051.14714802.86出塔量，kmol/h11.2920.0050.06047.060660.976出塔热量，kJ/（h·℃）326.0090.6391.2694441.35923361.988进锅炉水预热器冷水温度为25℃，出锅炉水预热器水温度为40℃。则：锅炉水预热器需冷水量为：（3）水冷却器的热量衡算1.85MPa、40℃时水的焓值为171.63kJ/kg，流量为93.99kg/h[31]。其它组分热容和热量见表2.8。表2.81.85MPa、40℃出水冷却器液体的比热容和热量基准25℃组分COCO2H2N2CH4比热容，kJ/kmol·℃30.1669.6829.1331.0841.06出塔量，Nm3/h870.065493.95610962.646441.192662.236出塔量，kmol/h38.384222.052489.40419.69629.564出塔热量，kJ/（h·℃）1171.4801536.55614256.334612.1541213.902组分ArC4H9OH(CH3)2OH2O合计比热容，kJ/kmol·