年產(chǎn)五萬噸合成氨變換工段工藝初步設計(doc畢設論文)(編輯修改稿)
2025-07-16 23:20 本頁面
【文章內容簡介】 a2 a3 a4O2103 10–310–710–10H210310－410－710－11H2O10410－310－710－11N210310－410－710－11CO10410－410－910－11CO210－310－6計算O2的基準焓：根據(jù)基準焓的計算通式：Ht=a0+a1T+a2T2+a3T3+a4T4在415℃時T=415+273=683K查表可得變換氣的各個組分的基準焓列于下表：組分O2H2H2OCOCO2Ht（kcal/kmol）Ht（kJ/kmol）放熱： CO +H2O=CO2+H2 （1）△H1=(∑Hi)始（∑Hi）末=+++ =Q1=（）= O2 + 2H2= 2 H2O （2）Q2=△H2=（∑niHi）始－（∑niHi）末=氣體共放熱：Q=Q1+Q2=+=氣體吸熱Q3：根據(jù)《物理化學》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來計算熱容。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）查表可得：物質COH2H2OCO2N2a30b/103c/105Cpm=∑Yi*Cp= KJ/（kmol.℃）所以氣體吸熱Q3=**(415330)=假設熱損失Q4根據(jù)熱量平衡的： Q= Q3 +Q4Q4= kJ5．中變爐催化劑平衡曲線根據(jù)H2O/CO=，與公式XP=100％V=KPABCDq=U=KP（A+B）+（C+D），W=KP1其中A、B、C、D分別代表CO、COCO2及H2的起始濃度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C6型催化劑，最適宜溫度曲線由式 進行計算。查《小合成氨廠工藝技術與設計手冊》C6型催化劑的正負反應活化能分別為E1=10000千卡/公斤分子，E2=19000千卡/公斤分子。最適宜溫度計算列于下表中：XpT526t253XpT671t398XpTt將以上數(shù)據(jù)作圖即得最適宜溫度曲線如下圖：7．操作線計算 有中變催化劑變換率及熱平衡計算結果知： 中變爐人口氣體溫度 335℃ 中變爐出口氣體溫度 415℃ 中變爐入口CO變換率 0 中變爐出口CO變換率 60%由此可作出中變爐催化劑反應的操作線如下：8．中間冷淋過程的物料和熱量衡算：此過程采用水來對變換氣進行降溫。以知條件： 變換氣的流量： 設冷淋水的流量：X kg 變換氣的溫度：415℃ 冷淋水的進口溫度：20℃ 進二段催化床層的溫度：353℃ 操作壓力：1750kp熱量計算： 冷淋水吸熱Q1：據(jù)冷淋水的進口溫度20℃查《化工熱力學》可知h1 =根據(jù)《化工熱力學》可知T/kP/kPaH/(kJ/kg)6001600600180070016007001800冷淋水要升溫到353℃，所以設在353℃, 615K,1750kp時的焓值為h對溫度進行內查法：1600kpa時(626600 )/()=(700626)/() h= kJ/kg1800kpa時(626600)/()=(700626)/() h= kJ/kg對壓力用內差法得353℃，615K，1750Kp時的焓值h為：(17501600)/()=(18001750)/()h= kJ/kgQ1= X( )變換氣吸熱Q2：物質COCO2H2H2ON2CH4Cp31所以Cpm= ∑Yi*Cp = kJ/（kmol.℃）Q2=**(415353) Q2根據(jù)熱量平衡： Q2= X() X=== M3(標)所以進二段催化床層的變換氣組分：水的量為：+= M3(標)組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量％100M3(標)koml9．中變爐二段催化床層的物料衡算：（總轉化率）*= M3(標)在中變爐二段催化床層的轉化的CO的量為：（）=(標)=出中變爐二段催化床層的CO的量為：= M3(標)故在二段催化床層反應后剩余的CO2的量為：+= (標)故在二段催化床層反應后剩余的H2的量為： += (標)故在二段催化床層反應后剩余的H2O的量為：= (標)所以出中變爐的濕組分：組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量％100M3(標)koml對出變爐一段催化床層的變換氣溫度進行估算：根據(jù)：K= （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K==409℃設平均溫距為48℃，則出變爐一段催化床層的變換氣溫度為：409℃44℃=365℃：以知條件：進變爐二段催化床層的變換氣溫度為：353℃ 出變爐二段催化床層的變換氣溫度為：365℃變換氣反應放熱Q1:計算變換氣中各組分的生成焓，原理與計算一段床層一樣，平均溫度為：632K,計算結果如下：組分H2H2OCOCO2Ht（kcal/kmol）Ht（kJ/kmol）放熱： CO +H2O=CO2+H2 （1）△H1=（∑Hi）始－（∑Hi）末 = kJ/kgQ1=*= kJ/kg氣體吸熱Q2：根據(jù)《物理化學》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來計算熱容。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質COH2H2OCO2N2a30b/103c/105CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來計算熱容：物質abcdCH4計算結果：組分COH2CO2H2ON2CH4Cp Cpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q2=**（365353）=熱損失：Q3=Q1Q2= kJ 第二節(jié) 低變爐的物料與熱量計算：進低變爐的濕組分:組 分CO2COH2N2CH4H2O合計
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