年產(chǎn)12萬噸合成氨變換段工藝設(shè)計(存儲版)
【正文】 同理得：CO2％==%H2％==%N2％==%CH4％==%Ar％==%出低變爐的干組分：組 分COCO2H2N2CH4Ar合計含量％100M3(標(biāo))kmol出低變爐催化床層的變換氣濕組分的體積：V總（濕）=+=(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％==%同理： CO2％==% H2％==% N2％==% CH4％==% Ar％==% H2O％==%所以出低變爐的濕組分：組 分CO2COH2N2CH4ArH2O合計含量％100M3(標(biāo))kmol對出低變爐的變換氣溫度進(jìn)行估算：根據(jù)：Kp=（H2％CO2％）/（H2O％CO％）計算得Kp=查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》知當(dāng)Kp==235℃設(shè)平均溫距為35℃，則出中變爐段催化床層的變換氣溫度為： t=235－35=200℃ 低變爐的熱量衡算以知條件：進(jìn)低變爐催化床層的變換氣溫度為：180出低變爐催化床層的變換氣溫度為：200℃變換氣反應(yīng)放熱Q1:在200℃時，T=473K，計算變換氣中各組分的生成焓原理與計算一段床層一樣。溫度：變換氣進(jìn)設(shè)備的溫度：390℃變換氣出設(shè)備的溫度：250℃水進(jìn)設(shè)備的溫度： 20℃水出設(shè)備的溫度： 100℃：（1） 入熱： 變換氣帶入熱:Q1 變換氣在390℃時根據(jù)《物理化學(xué)》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來計算熱容。（2）=(標(biāo))/h出第一段床層變換氣中CO%=%進(jìn)第一段床層的變換氣濕組分：組 分CO2COH2N2ArCH4H2O合計含量％100M3(標(biāo))kmoln=%%=%℃時，Kp=則： W==U=(+)+(+)=V=3632=q===所以： V01 =T0*V0 == M3 備用系數(shù)?。核裕篤0 1== M3 第二段床層觸媒用量已知條件：第二段床層變換氣進(jìn)口溫度為：380℃，第二段床層變換氣出口溫度為：390℃平均溫度為：（380℃+390℃）/2=385℃由《3000噸型合成氨廠工藝和設(shè)備計算》得到在385℃時反應(yīng)速度常數(shù)k1=8150， 加壓時取校正系數(shù)：，則：k1=8150*=22820進(jìn)中變爐二段床層的組分：組 分CO2COH2N2CH4ArH2O合計含量％100M3(標(biāo))Kmol出中變爐二段床層的CO組分：%n=%%=%在385℃時反應(yīng)平衡常數(shù)Kp=則： W==U=(+)+(+)=V==0. 099q== =所以： V02=T0*V0 == 備用系數(shù)?。核裕篤02 == M3中溫變換爐觸媒用量:V= V01+V02=+= QCS01型觸媒堆重度: 觸媒直徑的計算（1）計算觸媒直徑的公式:催化劑床層阻力降:△P=△P——?dú)怏w通過觸媒床的壓力降。=（2）中變爐第一段催化床層的阻力降:第一段催化床層變換氣的平均溫度：℃第一段催化床層變換氣的壓力:1800kp第一段催化床層變換氣的平均分子量：M=∑YiMi=第一段催化床層變換氣的重度：r= =氣體重度流量(濕)G：G= = kg/m3 *h第一段催化床層的高度:L= =第一段催化劑床層阻力降: △P = =（3） 中變爐第二段催化床層的阻力降:第二段催化床層變換氣的平均溫度385℃第二段催化床層變換氣的平均分子量:M=∑YiMi=第二段催化床層變換氣的重度:r= =氣體重度流量(濕)GG= = kg/m3 *h第二段催化床層的高度:L= =第二段催化劑床層阻力降: △P = =中變爐催化劑的總阻降： △P總=+ = 所以計算得中變爐催化劑的總阻降符合要求，.22低變爐的計算．觸媒用量的計算 Vr=T0*V0 式中 Vr ——觸媒體積，M3(標(biāo))T0 ——標(biāo)準(zhǔn)接觸時間，h* m3 / M3(標(biāo))V0——通過觸媒的氣體體積，M3(標(biāo))/h標(biāo)準(zhǔn)接觸時間的計算公式如下：式中：W=Kp1。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/（）計算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4ArCpCpm=∑Yi*Cp=（）=（kmol*℃）∑M=∑YiMi=Cp=(kg*℃)雷諾系數(shù)的計算 G=P00 Re=G*d/u=(*3600*)/ =Pr=(u*Cm)/=(*)/ =則：a內(nèi)==（）（）=(mh℃)=(mh℃)殼側(cè)對流傳熱系數(shù)的計算公式如下：a外= (do) (de) (doGu/u) (Cmu/)1/3 (u/uw)在本設(shè)計中由于溫度對氣體粘度變化影響不大，故校正項(u/uw) 。f ——摩擦系數(shù),。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．第一段床層觸媒用量計算基準(zhǔn)：已知條件：第一段床層變換氣進(jìn)口溫度為：370℃，第一段床層變換氣出口溫度為：425℃平均溫度為：（370℃+425℃）/2=℃℃時反應(yīng)速度常數(shù)k1=9300，加壓時取校正系數(shù)：，則：k1=9300=26040進(jìn)第一段床層變換氣中N2%=%則：V0=（13890247。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2A30b/103c/105計算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4ArCpCpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q3=**（370+273）=水的帶出熱Q4:水在370℃，T=643K時的熱容為：Cp= kJ/（kmol.℃）Q4=X**（370+273）=熱損失Q5:Q5=*(Q1+ Q2)熱量平衡：*(Q1+ Q2)= Q3+ Q4 (+)=+ X=：要使H2O/CO=： （）247。以知條件： 變換氣的流量： 設(shè)冷淋水的流量：X kg 變換氣的溫度：425℃ 冷淋水的進(jìn)口溫度：20℃ 進(jìn)二段催化床層的溫度：380℃ 操作壓力：1800kp熱量計算： 冷淋水吸
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