畢業(yè)論文30萬噸合成氨(編輯修改稿)
2025-07-19 12:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 3節(jié) 計(jì)算煤氣的成份以1kmol干煤氣為基準(zhǔn)計(jì)算濕煤氣的成分： 則濕煤氣的成分為：N2： CH： CO： CO： H：：將上述煤氣各成分列為下表：組成N2COCH4CO2H2H2O合計(jì)含量（％）100含量（kmol）1第3．4節(jié) 變換爐溫升估算式中：出、進(jìn)催化劑床氣體溫度 ℃ ：出、進(jìn)催化劑床氣體的變換率 ：進(jìn)催化劑床氣體在平均溫度( )下的真實(shí)分子熱容 kcal/kmol,℃：進(jìn)口溫度下的反應(yīng)熱 kcal/kmol CO%：氣體中CO的濃度，摩爾分率查表得到在0—600℃ kcal/kmol，ΔHR=9000kcal/kmol 變換率：X=進(jìn)口煤氣、出口變換氣中一氧化碳的含量，（干基）代入數(shù)字可以得到變換率為：X=== 代入數(shù)字可以得到大致的溫升為： ==℃ %經(jīng)過變換反應(yīng)降到3%，變換爐的溫升大概在130 ~140℃。而我們?cè)O(shè)計(jì)所選用的催化劑QCS04的活性溫度范圍是320~ 480℃。通常情況下，反應(yīng)器入口要高出催化劑起活溫度10 ~30℃，另外由于煤氣被水蒸氣飽和，出口溫度還要高出露點(diǎn)溫度25 ~30℃。如果把此變換反應(yīng)放到一臺(tái)變換爐中進(jìn)行的話，變換氣的出口溫度很可能會(huì)超過催化劑的活性溫度從而使催化劑失活。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(tái)變換爐可以達(dá)到變換率，勢(shì)必會(huì)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。綜合上述原因，本設(shè)計(jì)將此變換反應(yīng)定為在兩臺(tái)變換爐中進(jìn)行。為了充分利用催化劑的活性范圍，我們將第一變換爐入口的溫度定為330℃，把第一變換爐出口溫度定為410℃。然后將變換氣引出與粗煤氣換熱降低變換氣的溫度，在第二變換爐中繼續(xù)進(jìn)行變換反應(yīng)。第四章 物料衡算第4．1節(jié) 第一變換爐的物料衡算第一變換爐的入口溫度選為330℃，出口溫度選為410℃，查表在410℃(683K)時(shí)變換反應(yīng)的熱效應(yīng)：ΔH=濕煤氣由330℃升至410℃，平均溫度為370℃。在370℃時(shí)，常壓下各組分的平均定壓熱容： 表4—1組分CO2COH2H2OCH4N2Cp kcal/kmol,℃濕煤氣在370℃，常壓下的分子熱容：CP0=ΣyiCpi=+++++= kcal/kmol,℃由《氮肥設(shè)計(jì)手冊(cè)》，查出各氣體的臨界溫度，臨界壓力： 表4—2組分CO2COH2H2OCH4N2Tc,K133647190Pc,atm利用上表中的數(shù)據(jù)，可以求得在進(jìn)口組成的虛臨界值：Tc= =+133++647 ++=326KPc= =+++++=設(shè)入口壓力:=則可以求得入口狀態(tài)下的：對(duì)比溫度：對(duì)比壓力：查熱容校正圖：ΔCp=℃由熱平衡關(guān)系，求第一變換爐出口氣體變換率：式中：出，進(jìn)催化劑床氣體溫度 ℃ ：出，進(jìn)催化劑床氣體的變換率：進(jìn)催化劑床氣體在平均溫度()下的熱容 kcal/kmol℃ ：進(jìn)口溫度下的反應(yīng)熱 kcal/kmol CO%：氣體中CO的濃度，摩爾分率 Δt：因損失而造成變換氣溫度降 ℃ (取10℃) 變換了的CO的量為：= kmol (1kmol濕煤氣中CO變換量)剩余的CO的量為：=則第一變換爐出口各組分：(以1kmol濕氣為基準(zhǔn))N2：CO： kmolCH4： kmolCO2： kmolH2： kmolH2O：－= kmol第一變換爐出口各組分含量表： 表4—3組分N2COCH4CO2H2H2O合計(jì)含量（％）100含量kmol1410℃(683K)時(shí)平衡常數(shù)：lgKp=1914/=1914/=Kp==第一變換爐入口溫度為：330℃第一變換爐出口溫度為：410℃第一變換爐入口CO變換率為：0第一變換爐出口CO變換率為：％第4．2節(jié) 第二變換爐的物料衡算第二變換爐入口壓力假定為：=第二變換爐的入口溫度選為305℃，出口溫度選為337℃，平均溫度為321℃(594K)。在321℃，常壓下各組分的平均定壓熱容為： 表44組分CO2COH2H2OCH4N2Cp kcal/kmol,℃則第二變換爐中變換氣在321℃時(shí)的平均熱容為：=+++++=,℃= =查熱容校正圖：ΔCP=CP=CP0+ΔCP=+= kcal/kmol,℃337℃(610K)變換反應(yīng)的熱效應(yīng)： = kcal/kmol337=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： kmolCH4： kmolCO2： kmolH2： kmolH2O：－= kmol第二變換爐出口成分含量表： 表4—5組分N2COCH4CO2H2H2O合計(jì)含量（％）100含量kmol1：以1kmol濕煤氣為基準(zhǔn)的物料衡算表： 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％N2COCH4CO2H2H2O合計(jì)110011001100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)kmolV％kmolV％kmolV％N2COCH4CO2H2合計(jì)1100100100H2O總濕氣第五章 熱量衡算第5．1節(jié) 第二換熱器進(jìn)口煤氣溫度的計(jì)算粗煤氣330℃以1kmol濕煤氣為基準(zhǔn)： 第二換熱器 變換氣410℃ 變換氣305℃粗煤氣t圖5—1
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