年產(chǎn)12萬噸合成氨變換段工藝設(shè)計(jì)-免費(fèi)閱讀
【正文】 E=+ dp/ DtDt——觸媒層直徑,米。q=Kp——反應(yīng)平衡常數(shù)；k1——反應(yīng)速度常數(shù)；n——變換的CO的量，分子分率；其中A、B、C、D分別代表CO、COCO2及H2的起始濃度．床層觸媒用量計(jì)算基準(zhǔn)：已知條件：床層變換氣進(jìn)口溫度為：180℃，第一段床層變換氣出口溫度為：200℃平均溫度為：（180℃+200℃）/2=190℃190℃時(shí)反應(yīng)速度常數(shù)k1=4125，加壓時(shí)取校正系數(shù)：，則：k1=4125*=11550進(jìn)第一段床層變換氣中N2%=%則：V0=（13890247。r ——?dú)怏w在操作狀態(tài)下的重度, 公斤/米3。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2A30b/103c/105CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來計(jì)算熱容：物質(zhì)AbcdCH4計(jì)算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4CpCpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q2=**453=設(shè)備及管道損失取：Q3==變換氣放出的熱量：Q=Q1Q2Q3=第二章 設(shè)備的計(jì)算21中變爐的計(jì)算．觸媒用量的計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)可知：Vr=T0*V0 式中 Vr ——觸媒體積，M3(標(biāo))T0 ——標(biāo)準(zhǔn)接觸時(shí)間，h* m3 / M3(標(biāo))V0——通過觸媒的氣體體積，M3(標(biāo))/h標(biāo)準(zhǔn)接觸時(shí)間的計(jì)算公式如下：式中：W=Kp1。查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》B303Q型催化劑的正反應(yīng)活化能分別為E1=43250kJ/ kmolCO變化反應(yīng)的逆反應(yīng)活化能E2為：E2 E1=r(△H)對(duì)于CO變換反應(yīng)r=1，則E2=(△H) + E1△H為反應(yīng)熱，取其平均溫度下的值，即：（180+200）/2=190℃，T=463KCO的反應(yīng)式為： CO +H2O=CO2+H2 由《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知反應(yīng)熱是溫度的函數(shù)，不同溫度下的反應(yīng)熱可以用以下公式計(jì)算：△H= kcal/ kmol得：△H=38900 kJ/kmolE2 =38900+43250=82150 kJ/kmol最適宜溫度曲線由式Tm= 進(jìn)行計(jì)算最適宜溫度計(jì)算結(jié)果列于下表中：XpT409427444462479497t136154171189206224 XpT515t242將以上數(shù)據(jù)作圖即得最適宜溫度曲線如下圖：第三節(jié)．廢熱鍋爐的熱量和物料計(jì)算1．已知條件：進(jìn)廢熱鍋爐的轉(zhuǎn)化氣組份：組份CO2COH2N2CH4O2H2O合計(jì)％100M3(標(biāo))koml進(jìn)廢熱鍋爐的溫度為：920℃出廢熱鍋爐的溫度為：370℃進(jìn)出設(shè)備的水溫：20℃出設(shè)備的水溫：370℃進(jìn)出設(shè)備的轉(zhuǎn)化氣（濕）：進(jìn)出設(shè)備的水量：X koml物量在設(shè)備里無物量的變化。以P=1atm，t=25℃為基準(zhǔn)的氣體的統(tǒng)一基準(zhǔn)焓計(jì)算式為：HT=△H0298=Cpdt 式中： HT —— 氣體在在TK的統(tǒng)一基準(zhǔn)焓，kcal/kmol()；△H0298 —— 該氣體在25℃下的標(biāo)準(zhǔn)生成熱， kcal/kmol()；T——絕對(duì)溫度，K；Cp ——?dú)怏w的等壓比熱容，kcal/（kmol.℃）[（kmol.℃）]氣體等壓比熱容與溫度的關(guān)系有以下經(jīng)驗(yàn)式：Cp=A0+A1T+A2T2+A3T3+…… 式中A0、AAA3……氣體的特性常數(shù)將式代入式積分可得統(tǒng)一基準(zhǔn)焓的計(jì)算通式：Ht=a0+a1T+a2T2+a3T3+a4T4 (51) 式中常數(shù)a0、aaaa4與氣體特性常數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)生成熱的關(guān)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(zhǔn)焓進(jìn)行熱量平衡計(jì)算，不必考慮系統(tǒng)中反應(yīng)如何進(jìn)行，步驟有多少，只要計(jì)算出過程始態(tài)和末態(tài)焓差，即得出該過程的總熱效果。進(jìn)中變爐的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2ArCH4合計(jì)含量，％100M3(標(biāo))3000kmol假設(shè)進(jìn)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℃。E1=，E2= kJ/mol。熱容的單位為kJ/（）物質(zhì)COH2H2OCO2N2ArA30b/103c/105CH4可用公式：Cp=a+b+CT2+dT3來計(jì)算熱容:物質(zhì)Ab/103c/106d/109CH4計(jì)算結(jié)果：物質(zhì)COCO2H2H2ON2ArCH4Cp所以得：Cpm=∑Yi*Cp=（）故：Q2=（390380）=熱損失：Q3=Q1Q2=．中變二段催化劑操作線計(jì)算由中變二段催化劑變換率及熱平衡計(jì)算結(jié)果知： 中變爐入口氣體溫度 380℃ 中變爐出口氣體溫度 390℃ 中變爐入口CO變換率 60% 中變爐出口CO變換率 %所以中變爐的操作線如圖：中變換爐物料量平衡表組分進(jìn)中變換爐的物料量/m3 出一段催化床層的物料量/m3CO2COH2N2ArCH4H2O合計(jì) 組分進(jìn)二段催化床層的物料量/m3出二段催化床層的物料量/m3CO2COH21955N2ArCH4H2O合計(jì)中變換爐一段熱量平衡表反應(yīng)放熱/kJ氣體吸熱/kJ熱量損失/kJ中變換爐二段熱量平衡表反應(yīng)放熱/kJ氣體吸熱/kJ熱量損失/kJ進(jìn)低變爐的濕組分：組 分CO2COH2N2CH4H2OAr合計(jì)含量％100M3(標(biāo))19551348．47Kmol進(jìn)低變爐催化床層的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2CH4Ar合計(jì)含量％100M3(標(biāo))1955kmol要將CO％％（濕基）以下，則CO的實(shí)際變換率為：p ％=100=％取p=90%則反應(yīng)掉的CO的量為：90％=(標(biāo))=出低溫變換爐CO的量： = M3(標(biāo))= kmol出低溫變換爐H2的量： 1955+=(標(biāo))= kmol出低溫變換爐H2O的量：=(標(biāo))=出低溫變換爐CO2的量: +=(標(biāo))= kmol出低變爐催化床層的變換氣干組分的體積：V總（干）=+++++=(標(biāo))= kmol故出低變爐催化床層的變換氣干組分中CO的含量：CO％==%
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