某厂以合成气（或煤）为原料，采用低压法（5mpa或8mpa），在铜基催化剂作用下，在管壳式反应器中反应生成甲醇及副产物。产物经冷凝分离出未反应的原料循环回反应器，冷凝得到的粗甲醇溶液经过双塔(或三塔)精馏分离流程，在预精馏塔分离出粗甲醇液中的轻组分（co、co2、甲酸甲酯等），在主精馏塔（或常压及中压精馏塔）中分离出粗甲醇液中的重组分(乙醇、水等)，从而得到产品精甲醇。
现要求进行年产3万吨甲醇装置合成工段及精馏工段工艺设计。
设计条件如下：
1、设计任务：年产3万吨甲醇装置合成工段及精馏工段工艺设计。
2、年开工率：8000h
3、精甲醇质量：99.99%（摩尔收率）
4、合成气的组成。
4、公用工程条件：加热蒸汽等级：0.4mpa（绝℃；冷却水：0.4mpa（绝℃；电容量满足要求。
5、说明书主要内容及要求：
说明书格式要求：按沈阳化工大学毕业设计（**）格式统一规定的要求。包括封面、任务书、组内成员任务分配及时间安排、组内成员打分表、目录、正文、参考文献、附录（附表、附图）。
组内成员任务分配及时间安排、组内成员打分表。
正文包括：1、文献综述；包括产品在国民经济中的作用、原料**及现状、产品的国内外发展现状、产品装置建设的必要性、主要原料及产品的物化性质；
2、市场分析：简述产品在国内市场的产能、需求分析及上游原料的市场分析；
、厂址选择：简述所选厂址的原则、地理位置、交通状况、当地水文地质条件；
、工艺路线选择：论述产品生产工艺的发展概况、不同生产工艺的比较、确定设计所用的生产工艺、所选生产工艺的主要原料、操作条件、原料规格；
、工艺流程及设计依据：包括所依据的任务书和相关法规标准、设计范围内的流程安排、流程模拟图及流程叙述、流程模拟所依据的模型参数及操作参数（列表）、主要的自动控制方案、主要设备的选择；
、物料衡算及能量衡算：列出主要物流的物料衡算表及主要设备的能量衡算表、列出主要主要原料消耗量表、产品及副产品的产量和质量指标表、三废处理量表、冷却水及蒸汽、电消耗量表；
、设备选型与典型设备设计：每组最少选择一个换热器、一个塔、一个机泵进行选型及设计计算。要论述选型原则，写明计算步骤（用软件设计的要写明设计的参数条件），主要设计结果列表，最后列出全流程的设备一览表。
8、设备及管道布置：简要说明。
9、能量分析：包括装置的能量综合利用情况。
10、安全、消防与工业卫生：包括本装置的主要安全、消防措施及卫生安全。
11、环境保护：包括装置的主要污染源与污染物、治理措施。
12、附合成及精馏工段的带控制点工艺流程图、平立面布置图等。
注：说明书中所用各种物料代号、设备代号、控制代号等参考。
1．设计任务：年产5.5万吨环氧乙烷。
2．年工作时间：8000小时。
3．高纯eo收率：30%
4．乙烯单程转化率：10%
5．eo的选择性：80%
6．二氧化碳的选择性：19.8%
7．乙醛的选择性：0.2%
8．eo吸收率：99.6%
9．排空气体比率：0.18%
1)原料氧气组成（mol %）
2)原料乙烯组成（mol %）
3)原料甲烷组成(mol%)：
4)环氧乙烷吸收塔吸收液气比：2.00
5)二氧化碳吸收率：18.0%
6)符号说明：
进料：f—乙烯进料；—氧气进料；—甲烷进料；—混合器物料；
反应器物料；—排放物料；w—排放物产；r—循环物料；
7)主反应：
副反应： 8)物料衡算图。
1）循环气体的温度：79.00℃ 压力1.
76mpa混合气出料温度：76.00℃压力1.
76mpa进料气体被eo反应产品气体从78℃加热到152℃,而产品气体从202℃被冷却到138℃。
2）环氧乙烷吸收塔吸收率（%）
氮气：0.005 氩气：0.001 氧气：0.01甲烷：0.01
乙烯：0.05乙烷：0.002 二氧化碳：1.30 环氧乙烷：99.6
乙醛：100水：65.294乙二醇：100
3）计算过程。
1）计算新鲜乙烯原料中乙烯量。
新鲜乙烯原料中甲烷的量=
新鲜乙烯原料中乙烷的量=
新鲜乙烯原料的量=新鲜乙烯原料中乙烯量+新鲜乙烯原料中甲烷的量+新鲜乙烯原料中乙烷的量。
即：f2=520.2138+0.2605+0.5210=520.9953kmol/h
设：反应器的进料量为mf(kmol/h)；新鲜甲烷原料量为f3；针对混合器列乙烯和甲烷的物料衡算方程，得：
由（1）（2）两式联立可得mf=16991.60299
f3=16.3880
2）设：循环气中环氧乙烷的量为；反应器中的环氧乙烷的量为；环氧乙烷的摩尔分率为；针对混合器列环氧乙烷的物料衡算方程，得：
循环气中得环氧乙烷的量=反应器中的环氧乙烷的量；
=mf (3)
反应器中环氧乙烷的量=[+0.180%] 1-0.996) (1-0.0018) (4)
由以上两式得：
解得： =0.0001
3)设：新鲜氧气原料的量为f1（kmol/h）； 针对混合器列氧气的物料衡算方程，得：反应器进料中的氧气量=新鲜氧气原料中的氧气量+循环气中的氧气量。
循环气中的氧气量=反应器中的氧气量-反应消耗的氧气量-氧气的吸收量-氧气的排放量。
即：解得：f1 =509.9414kmol/h
4）设：环氧乙烷吸收塔吸收的二氧化碳的吸收率为；二氧化碳吸收解析塔二氧化碳的吸收率为。
针对混合器列二氧化碳的物料衡算方程，得：
反应器中的二氧化碳的量=新鲜甲烷进料中的二氧化碳的量+循环气中的二氧化碳的量：
循环气中二氧化碳的量=反应器中二氧化碳的量+反应生成的二氧化碳的量-环氧乙烷吸收塔吸收的二氧化碳量-排放量-二氧化碳吸收解析塔二氧化碳的量，即：即：
解得： =0.0500
5）设：新鲜乙烯原料量为f2；乙烷的吸收率为，针对混合器列乙烷的物料衡算方程，得：反应器中的乙烷的量=新鲜乙烯原料中的乙烷的量+循环气中的乙烷的量。
循环气中的乙烷的量=
即： 解得： =0.0168
6）设：氮气的吸收率为；针对混合器列氮气的物料衡算方程，得：
反应器中的氮气的量=新鲜氧气原料中的氮气的量+新鲜甲烷原料中的氮气的量+循环气中的氮气的量。
循环气中氮气的量=
即： 解得： =0.0112
7）设：氩气的吸收率为；针对混合器列氩气的物料衡算方程，得：
反应器中的氩气的量=新鲜氧气原料中的氩气的量+循环气中的氩气的量。
循环气中的氩气的量=
即： 解得： =0.0323
8）设：水的吸收率为；循环气中水的摩尔分率为，针对混合器列水的物料衡算方程，得：循环气中的水的量=反应器中的水的量+反应生成的水的量=
反应器中水的摩尔分率：
又有：f1+f2+f3+r=mf,即r=mf- f1-f2-f3
得：r=16991.60299-509.9414-520.9953-16.3880=15944.2782kmol/h
即： 得： =0.0067
计算结果见表3-2。
1）反应温度为240℃，压力为1.60mpa,反应物料由塔顶加入，采用气包进行移热。产品第一冷却器：
产品第一冷却器通过加入外界冷量，将气体从240℃冷却到202℃。产品第二冷却器：产品气体经过第二次冷却后，温度降到135℃，与k-301来的气体混合。
这股气流在产品第二冷却器中，与从eo吸收塔c-203中来的富吸收液进行交换，进一步冷却到53℃。
2）计算过程（y表示mf中各个组分的摩尔分率）
1）反应器出口的乙烯的量 =
4587.7328kmol/h
2) 反应器出口环氧乙烷量=
409.4333 kmol/h
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