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年產12萬噸合成氨變換段工藝設計(已修改)

2025-07-07 06:39 本頁面
 

【正文】 范文范例參考CO 10CO 15CO 21第一章 物料與熱量衡算已知條件:組 分CO2COH2N2ArCH4合計含量 % 100計算基準:1噸氨 計算生產1噸氨需要的變換氣量:(1000/17)(2)= M3(標)因為在生產過程中物料可能會有損失,因此變換氣量取3000 M3(標)年產10萬噸合成氨生產能力(一年連續(xù)生產300天):日生產量:100000/300=要求出低變爐的變換氣干組分中CO%%。進中變爐的變換氣干組分:組 分CO2COH2N2ArCH4合計含量,%100M3(標)3000kmol假設進中變爐的變換氣溫度為370℃,取變化氣出爐與入爐的溫差為20℃,出爐的變換氣溫度為390℃。進中變爐干氣壓力。P=.1.水氣比的確定:考慮到是天然氣蒸汽轉化來的原料氣,所以取H2O/CO=故V(水)==(標) ,n(水)=因此進中變爐的變換氣濕組分組 分CO2COH2N2ArCH4H2O合計含量%100M3(標)1531kmol WORD格式整理 范文范例參考假定濕轉化氣為100mol,%,%,故根據變換反應:CO+H2O=H2+CO2,則CO的實際變換率公式為:Xp%=100 (21) 式中、分別為原料及變換氣中CO的摩爾分率(濕基)所以:Xp ==%則反應掉的CO的量為:%=則反應后的各組分的量分別為: H2O%=%%=27%CO%=% %=%H2% =%+%=%CO2%=%+%=%中變爐出口的平衡常數:Kp= (H2%CO2%)/(H2O%CO%)=查得Kp=℃。中變的平均溫距為424℃390℃=34℃根據《合成氨工藝與節(jié)能 》可知中溫變換的平均溫距為:30℃到50℃,中變的平均溫距合理,故取的H2O/CO可用。根據H2O/CO=XP=100% V=KPABCDq=U=KP(A+B)+(C+D)W=KP1其中A、B、C、D分別代表CO、H2O、CO2及H2的起始濃度計算結果列于下表:T300 320 340 360 380400T573593613633653673XpT 420 440 460T693713733Xp中變爐催化劑平衡曲線如下:由于中變爐選用QCS01型催化劑,最適宜溫度曲線由式 進行計算。E1=,E2= kJ/mol。最適宜溫度計算結果列于下表中:XpT573593613633653673T272290308326344362 XpT693713733T380397414將以上數據作圖即得最適宜溫度曲線如下圖:已知條件:進中變爐一段催化床層的變換氣的溫度為370℃進中變爐一段催化床層的變換氣濕組分:組 分CO2COH2N2ArCH4H2O合計含量%100M3(標)kmol 中變爐一段催化床層的物料衡算假設CO在一段催化床層的實際變換率為60%故在一段催化床層反應掉的CO的量為:60%= M3(標) =出一段催化床層的CO的量為:= M3(標)=故在一段催化床層反應后剩余的H2的量為:+=(標)=故在一段催化床層反應后剩余的CO2的量為:+= M3(標)=故出中變爐一段催化床層的變換氣干組分的體積:V總(干)=+++++= M3(標)故出中變爐一段催化床層的變換氣干組分中CO的含量:CO%==%同理得:CO2%==%H2%==%Ar%==% N2%==%CH4%==%所以出中變爐一段催化床層的變換氣干組分:組 分CO2COH2N2CH4Ar合計含量%100M3(標)Kmol剩余的H2O的量為:= M3(標)=故出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的體積:V總(濕)=+= M3(標)=故出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分中H2O的含量 H2O%= =%故出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分中CO2的含量 CO2%==%同理可得: CO%==% H2%==% N2%==% CH4%==% Ar%==%所以出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的含量(%):組 分CO2COH2N2CH4ArH2O合計含量%100M3(標)Kmol:已知出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的含量(%)組 分CO2COH2N2CH4ArH2O合計含量%100M3(標)Kmol根據:Kp= (H2%CO2%)/(H2O%CO%)計算得K=查《小合成氨廠工藝技術與設計手冊》知當Kp==475℃設平均溫距為50℃,則出中變爐一段催化床層的變換氣溫度為:475℃50℃=425℃以知條件:進中變爐一段催化床層的變換氣溫度:370℃ 出中變爐一段催化床層的變換氣溫度為:425℃可知反應放熱Q:在變化氣中含有CO,H2O,CO2, H2 這4種物質會發(fā)生以下1種反應:CO +H2O=CO2+H2 (1)這個反應都是放熱反應。根據《小合成氨廠工藝技術與設計手冊》可知為簡化計算,擬采用統(tǒng)一基準焓(或稱生成焓)計算。以P=1atm,t=25℃為基準的氣體的統(tǒng)一基準焓計算式為:HT=△H0298=Cpdt 式中: HT —— 氣體在在TK的統(tǒng)一基準焓,kcal/kmol();△H0298 —— 該氣體在25℃下的標準生成熱, kcal/kmol();T——絕對溫度,K;Cp ——氣體的等壓比熱容,kcal/(kmol.℃)[(kmol.℃)]氣體等壓比熱容與溫度的關系有以下經驗式:Cp=A0+A1T+A2T2+A3T3+…… 式中A0、AAA3……氣體的特性常數將式代入式積分可得統(tǒng)一基準焓的計算通式:Ht=a0+a1T+a2T2+a3T3+a4T4 (51) 式中常數a0、aaaa4與氣體特性常數及標準生成熱的關系為: a1=A0, a2=A1/2, a3=A3/4, a4=A3/4a0=△H0298--a2-a3-a4采用氣體的統(tǒng)一基準焓進行熱量平衡計算,不必考慮系統(tǒng)中反應如何進行,步驟有多少,只要計算出過程始態(tài)和末態(tài)焓差,即得出該過程的總熱效果。△H=(∑niHi)始-(∑niHi)末 (52)
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