【正文】 ℃范圍內(nèi)的平均熱容為 kcal/kmol，Δ HR=9000 kcal/kmol 變換率： X=. 100)1( ??? COCO COCO VV VV ____, 1,COCO VV 進(jìn)口煤氣、出口變換氣中一氧化碳的含量， 00 ，（干基） 代入數(shù)字可以得到變換率為： X=. 100)1( ??? COCO COCO VV VV=)31( 0000 0000 ?? ?= 代入數(shù)字可以得到大致的溫升為： )()1( . 120xx2 xxnC COHttt P R ????????? = ? ?)5 3 5 ( 0 0 0 0000 ???? ? =℃ 從上面的計算可以看出要使粗煤氣中的 CO 含量從 %經(jīng)過變換反應(yīng)降到 3%，平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 變換爐的溫升大概在 130 ~140℃。 第 4 章 物料衡算 變換爐的物料衡算 變換爐的物料衡算中要對進(jìn)入第一變換爐和第二變換爐的 CO 的入口溫度、出口溫度、壓力、變換率及組分含量進(jìn)行物料衡算。在 下，常壓下各組分的平均定壓熱容為： 表 5— 3 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 Cp kcal/kmol℃ CP0=∑ yiCpi= + + + + + = kcal/kmol,℃ TC=325K PC= Tr=Pr=查熱容校正圖：Δ CP= CP=CP0+Δ CP=+= kcal/kmol,℃ 第二變換爐出口變換氣在 337℃ (610K)時，常壓下各組分的平均定壓熱容 : 表 5— 4 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 Cp kcal/kmol℃ CP0=∑ yiCpi= + + + + + = kcal/kmol,℃ TC= PC= Tr=610/= Pr=查熱容校正圖：Δ CP= CP=CP0+Δ CP=+= kcal/kmol,℃ 取換熱器熱損為 2℃： 1 .3627 (228181)=1 (3372t) 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） t=288℃ 第一換熱器熱量衡算 以 1kmol 濕煤氣為基準(zhǔn)計算： 變換氣由 337℃降至 288℃，平均 溫度為 ℃ ()， 在 ，常壓下各組分的平均定壓熱容： 表 5— 5 CP0=yiCpi=+++++8= kcal/kmol,℃ TC= PC= Tr=Pr=查熱容校正圖： ΔCP= CP=CP0+ΔCP=+= kcal/kmol,℃ 煤氣由 181℃ 升至 228℃ 吸熱量為： 1(228181)= kcal/kmol 變換氣由 337℃ 降溫到 288℃ 放熱量為： 1(337288)= kcal/kmol 熱損失： = kcal/kmol (100%=%) 第二換熱器熱量衡算 以 1kmol濕煤氣為基準(zhǔn)計算： 變換氣由 228℃ 升至 330℃ ，平均溫度為 279℃ (552K) 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 Cp kcal/kmol℃ 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 在 552K，常壓下各組分的平均定壓熱容： 表 5— 6 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 Cp Kcal/Kmol℃ CP0=∑yiCpi =+++ ++= kcal/kmol,℃ TC=325K PC= Tr=552/325= Pr=查熱容校正圖： ΔCP= CP=CP0+ΔCP=+= kcal/kmol,℃ 第二換熱器中煤氣從 228℃ 升溫到 330℃ 吸熱： 1(330228)= kcal/kmol 變換氣從 410℃ 降溫到 305℃ ： 1(410308)=熱損失： = kcal/kmol （ 100%=%） 第一變換爐的熱量衡算 以 1kmol濕煤氣為基準(zhǔn)： CO 變換反應(yīng)熱： 出第一變換爐的 CO 變換率為 %。 在 321℃，常壓下各組分的平均定壓熱容為： 表 44 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 Cp kcal/kmol,℃ 則第二變換爐中變換氣在 321℃時的平均熱容為： 0PC = + + +++ =,℃ CT = CP = ??? Cr TTT 查熱容校正圖：Δ CP= CP=CP0+Δ CP=+= kcal/kmol,℃ 337℃ (610K)變換反應(yīng)的熱效應(yīng)： RH?? = kcal/kmol 337=t10+ () t=℃≈ 305℃ (與假定的進(jìn)口溫度基本一致 ) 變換了的 CO 總量： = kmol 則第二變換爐出口各組分： (以 1kmol 濕氣為基準(zhǔn) ) N2： CO： 0 2 2 2 2 4 5 ?? kmol CH4： kmol CO2： ?? kmol H2： 3 7 4 2 2 5 2 ?? kmol H2O： － = kmol 第二變換爐出口成分含量表： 表 4— 5 組分 N2 CO CH4 CO2 H2 H2O 合計 含量（％） 100 含量 kmol 1 物料衡算表： 以 1kmol 濕煤氣為基準(zhǔn)的物料衡算表： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 表 46 組分 進(jìn)變換系統(tǒng) 第一變換爐出口 出變換系統(tǒng) kmol ％ kmol ％ kmol ％ N2 CO CH4 CO2 H2 H2O 合計 1 100 1 100 1 100 以 1kmol 干煤氣為基準(zhǔn)的物料衡算表： 表 47 組分 進(jìn)變換系統(tǒng) 第一變換爐出口 出變換系統(tǒng) kmol V％ kmol V％ kmol V％ N2 CO CH4 CO2 H2 合計 1 100 100 100 H2O 總濕氣 變換爐催化劑用量的物料衡算 變換催化劑用量的計算： VR=τ 0 V0 式中： VR催化劑體積， m3 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） τ 0標(biāo)準(zhǔn)接觸時間， V0通過催化劑氣體體積， Nm3/h 運(yùn)用《無機(jī)物工藝學(xué)》上冊變換催化劑用量計算 若令 1?? PKW ? ? ? ?DCBAKu P ???? CDABKV P ?? WVuq 42 ?? K反應(yīng)速度常數(shù)， Nm3/m3催化劑 .h 則 ???????? ?? ????? ???? qu ququWx quWxqKK P ln22ln0? 通過觸媒床氣體的體積確定 為了在事故情況下或者床層阻力上升情況下仍然能夠維持生產(chǎn)，本設(shè)計特設(shè)變換系統(tǒng)為兩個相同的系列。并且變換反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著溫度的升高將不利于變換率的提高，即使在一臺變換爐可以達(dá)到變換率，勢必會使變換爐的高度增加而使設(shè)備投資費(fèi)用增加和造成床層出口超溫。總濕氣量為 164000 hNm/3 。 鈷鉬系寬溫耐變換催化劑與鐵鉻系變換催化劑相比具有以下優(yōu)異特點(diǎn)： 良好的低溫變換活性，操作溫度可比鐵鉻系變換催化劑低 100℃以上， 很寬的活性溫區(qū)，但作為寬溫變換催化劑的使用是有條件的，需要存在一定的硫化氫濃度，操作溫度越高，汽氣比越大，要求的最低硫化氫含量也就相應(yīng)提高， 突出的耐硫和抗毒性能，活性成分以硫化物形式存在，因此對硫化氫濃度上限無要求，同時少量的毒物對其活性基本沒有影響， 可再生，失活后可通過蒸汽或空氣處理，然后進(jìn)行硫化使其活性恢復(fù)， 強(qiáng)度高，載體通常為γ Al2O3或 MgAl2O4，硫化后強(qiáng)度可提高 30％～ 50％， 選擇性好，無論是高壓或低壓，高溫或低溫，在變換工藝條件下基本不發(fā)生副反應(yīng)， 使用壽命與工藝條件有 關(guān)，一般 3～5a，如條件緩和會更長。一般小型氨廠操作壓力為 ,中大型氨廠為 。 中（高）變換時適宜的水蒸汽比例一般為： H2O/CO=3～ 5，經(jīng)反應(yīng)后，中變氣中 H2O/CO可達(dá) 15 以上，因此，不必再添加蒸汽即可滿足低溫變換的要求 壓力的影響 從理論上講 ，壓力對變換反應(yīng)無多大影響，因為變換反應(yīng)是氣體等分子反應(yīng)。 由化學(xué)反應(yīng)平衡移動原理可知，反應(yīng)溫度越低，越有利于 CO 的變換，但工業(yè)生產(chǎn)中，降低反應(yīng)溫度和催化劑的性能綜合考慮，反應(yīng)開始時為提高反應(yīng)速度一般在比較高溫度下進(jìn)行，在反應(yīng)后段，為使反應(yīng)進(jìn)行比較完全，必須降低反應(yīng)溫度。多段換熱式又可分為多段間接換熱與多段直接換熱。入口溫度高于催化劑的起始活性溫度 200C 左右，熱點(diǎn)溫度低于催化劑的耐熱溫度。 反應(yīng)溫度的影響 變換反應(yīng)存在最佳溫度，如果整個反應(yīng)過程能按最佳溫度曲線進(jìn)行，則反應(yīng)速率最大，即相同的生產(chǎn)能力下所需催化劑用量最少。其反應(yīng)式： CO+H2O﹦ CO2+H2+410894kJ/kmol 稱做水煤氣變換反應(yīng)，簡稱變換反應(yīng)。年）和單位種植面積施肥量仍然較低。 1912 年在德國建立了世界上第一個日產(chǎn) 30 噸的合成氨廠。不僅如此，合成氨工業(yè)的迅速發(fā)展，又促進(jìn)了一系列科學(xué)技術(shù)和化學(xué)合成工業(yè)的發(fā)展。 氨也是一些工業(yè)部門的重要原料。氨是化學(xué)工業(yè)的重要原料之一，用途十分廣泛。不論以固體、液體或氣體為原料，所得到的合成氨原料氣中均含有一氧化碳。 液氨或干燥的氨氣對大部分物質(zhì)不腐蝕，在有水存在時，對銅、銀、鋅等金屬有腐蝕。為了與其他制氨方法相區(qū)別，將這種直接合成的產(chǎn)物稱為“合成氨”。 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文） （ 說 明 書 ） 題 目： 合成氨一氧化碳變換工藝 姓 名： 劉 冬 冬 編 號 ： 20xx20xx077 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 20xx 年 3 月 18 日 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文） 任 務(wù) 書 姓名 劉 冬 冬 專業(yè) 煤炭深加工與利用 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 20xx 年 3 月 5 日 設(shè)計 （ 論 文） 開 始日期 20xx 年 3 月 15 日 設(shè)計 （ 論 文）完成日期 20xx 年 4 月 25 日 設(shè)計 （ 論 文） 題 目： 合成氨