【文章內容簡介】 （3）出中變爐二段催化床層的變換氣溫度估算：根據：計算得Kp=查文獻[1]知當Kp==420℃設平均溫距為40℃，則出中變爐一段催化床層的變換氣溫度為：420℃－40℃=380℃（4）中變爐二段催化床層的熱量衡算：已知條件：進中變爐二段催化床層的變換氣溫度為：353℃出中變爐二段催化床層的變換氣溫度為：380℃變換氣反應放熱Q1:查文獻[1]得變換氣的各個組分的生成焓列于下表。 各組分的生成焓組分H2 H2O CO CO2Hm,f(kJ/kmol)8941230550100873370688反應放熱氣體吸熱Q2計算變換氣中各組分的熱熔，原理與計算一段床層一樣，結果見下表： 各組分的熱容組分COH2CO2H2ON2CH4Cp所以得：故熱損失（5）中變二段催化劑操作線計算由中變二段催化劑變換率及熱平衡計算結果知：中變爐入口氣體溫度 353℃中變爐出口氣體溫度 380℃中變爐入口CO變換率 60%中變爐出口CO變換率 82%01300320340360380400420440溫度（℃）CO轉化率中變二段催化劑操作線見下圖： 中變爐二段操作線 中變爐物料、熱量結果匯總見下表： 中變換爐物料量平衡表組分進中變換爐的物料量/m3出一段催化床層的物料量/m3進二段催化床層的物料量/m3出二段催化床層的物料量/m3CO2CO801H2N2O2————————————CH4H2O24031958合計5963 中變換爐熱量平衡表　反應放熱/kJ氣體吸熱/kJ熱量損失/kJ中變爐一段CO反應：——————　O2反應：——————總熱量：　93776854164中變爐二段238577已知條件：進低變爐的濕組分見下表： 進低變爐變換氣組分含量組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量％100Nm3kmol要將CO％％（濕基）以下，則CO的實際變換率為：則反應掉的CO的量為：出低溫變換爐CO的量： 出低溫變換爐H2的量： 出低溫變換爐H2O的量：出低溫變換爐CO2的量： 出低變爐催化床層的變換氣干組分的體積：故出低變爐催化床層的變換氣干組分中CO的含量：同理得：出低變爐的干組分： 出低變爐變換氣干組分含量組 分CO2COH2N2CH4合計含量％100Nm3kmol出低變爐催化床層的變換氣濕組分的體積：所以出低變爐的濕組分見下表： 出低變爐變換氣濕組分含量組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量％100Nm3kmol：根據：計算得Kp=查文獻[1]知當Kp==235℃設平均溫距為32℃，則出中變爐一段催化床層的變換氣溫度為：t=235－32=203℃已知條件：進低變爐催化床層的變換氣溫度為：181℃出低變爐催化床層的變換氣溫度為：203℃變換氣反應放熱Q1:查文獻[1]得變換氣的各個組分的生成焓列于下表。 各組分的生成焓組分H2H2OCOCO2Hm,f(kJ/kmol)4559236680106063387434氣體吸熱Q2：計算變換氣中各組分的熱熔，原理與計算一段床層一樣，計算結果見下表： 各組分的熱容組分COH2CO2H2ON2CH4Cp所以得：故熱損失： 低變換爐物料量平衡表組分進低溫變換爐的物料量/m3出低溫變換爐的物料量/m3CO2COH2N2CH4H2O合計 低變換爐熱量平衡表反應放熱/kJ氣體吸熱/kJ熱量損失/kJ低變爐入口氣體溫度 181℃低變爐出口氣體溫度 203℃低變爐入口CO變換率 82%低變爐出口CO變換率 %低變催化劑操作線見下圖。01175180185190195200205溫度（℃）CO轉化率 低變爐操作線根據公式 其中A、B、C、D分別代表CO、H2O、CO2及H2的起始濃度 不同溫度下低變催化劑的轉化率t160180200220240260280T433453473493513533553Xp低變爐催化劑平衡曲線如下：01160180200220240260280300溫度（℃）CO轉化率 低變催化劑平衡曲線由于低變爐選用B302型催化劑。查文獻[1]得B302型催化劑的正反應活化能分別為E1=43164kJ/ kmolCO變化反應的逆反應活化能E2為：對于CO變換反應，則△H為反應熱，取其平均溫度下的值，即： ，CO的反應式為： 由文獻[1]可知反應熱是溫度的函數，不同溫度下的反應熱可以用以下公式計算： 計算得：最適宜溫度曲線由式 進行計算最適宜溫度計算結果列于下表中： 不同轉化率的適宜溫度XpT402421440457475493T1291481671842012201120140160180200220240溫度（℃）CO轉化率將以上數據作圖即得最適宜溫度曲線如下圖： 低變最適宜溫度曲線 飽和熱水塔的熱量和物料衡算 飽和塔的熱量和物料衡算已知條件： 飽和塔物料已知條件半水煤氣進口溫度（℃）35半水煤氣出口溫度（℃）113熱水進口溫度(℃)進口壓力(MPa)進口半水煤氣量(kmol) 進飽和塔半水煤氣組分含量組份CO2COH2N2CH4O2H2O合計％100Nm3801503610koml（1）物料衡算：設入塔水量： 出塔濕氣量：取飽和塔出口中蒸汽的飽和度為93%，113℃時的飽和蒸汽壓P=105Pa出飽和塔煤氣中帶出的蒸汽量： 出飽和塔半水煤氣濕組分含量組份CO2COH2N2CH4O2H2O合計％ 100 Nm3801kmol （2）熱量衡算a．帶入熱量Q1的計算：氣體帶入熱Q235℃干半水煤氣比熱熔Cp=(kmol.℃)，蒸汽焓I=干半水煤氣帶入熱 蒸汽帶入熱 水帶入熱量Q3 總共帶入熱量Q1=10959392kJ b．帶出熱量Q4的計算氣體帶出熱Q5113℃干半水煤氣比熱熔Cp=(kmol.℃)，蒸汽焓I=出塔干氣帶出熱 113=536970kJ出塔蒸汽帶出熱 18=1567784kJ Q5=536970+1567784=2104754kJ塔底排水帶出熱Q6塔底排水量 設排水熱焓為H,則Q6=總共帶出熱量Q4=2104757+ kJc．出塔熱水溫度的計算，熱損失Q7為：Q7=10959392=438375kJ。由熱平衡Q進=Q出+Q損得：查文獻[1]得出塔溫度： t=℃ 飽和塔熱量平衡表物質帶入熱量(kJ)帶出熱量(kJ)熱損失(kJ)半水煤氣536970水蒸氣1567784水106939258416263總計1095939210521017438375已知條件： 熱水塔物料已知條件變換氣進口溫度（℃）107變換氣出口溫度（℃）進口壓力(MPa)進口變換氣量(kmol)進口蒸汽量(kmol)（1）物料衡算塔內蒸汽冷凝量℃，蒸汽壓P=105Pa。變換氣帶出蒸汽量 塔內蒸汽冷凝量 塔頂進水量設飽和熱水塔的排污由飽和塔底排出，%，則排污量為 %==60kg塔頂進水量 外界向系統(tǒng)補水 （2）熱量衡算a．進熱水塔熱量計算氣體帶入熱Q1進氣溫度107℃時，干氣比熱熔Cp=(kmol.℃)，蒸汽焓I=2691kJ/kg變換氣帶入熱 107=蒸汽帶入熱 182691=3987949kJQ1=+3987949=4298600kJ塔頂熱水帶入熱量Q2 Q2=21348=2104699kJ補充水帶入熱Q3設補充水溫度為61℃，Q3=652=進熱水塔總熱量為：b．出熱水塔熱量的計算氣體帶出熱Q4℃變換氣比熱熔Cp=(kmol.℃)，蒸汽焓I=2676kJ/kg出塔干氣帶出熱 =出塔蒸汽帶出熱 182676=1268745kJ Q4=+1268745= kJ排水帶出熱Q5設出塔熱水的焓為H kJ/kg,則Q5=22000H出熱水塔的熱量為：1873643+22000H kJc．出塔水溫的計算，熱損失Q6為：Q6=6569761=262790kJ由熱平衡得查文獻[1]得熱水塔水溫為： t=℃ 熱水塔熱量平衡表物質帶入熱量(kJ)帶出熱量(kJ)熱損失(kJ)變換氣水蒸氣39879491268745水總計262790（1）已知條件： 主換熱器物料已知條件變換氣進口溫度（℃）380半水煤氣出口溫度（℃）變換氣量(kmol)蒸汽量(kmol)（2）進設備半水煤氣溫度計算：出飽和塔氣體補充過熱蒸汽后物料量與與變換爐一段氣體組成相同。a．蒸汽混合前物料的熱量：飽和塔出口干氣熱量Q1=536970kJ過熱蒸汽熱量Q2330℃，過熱蒸汽的焓I=Q2=(－)18=3069079kJ半水煤氣中蒸汽熱量即出飽和塔的水蒸氣熱量：1567784kJ蒸汽混合前物料的熱量為：5200833Jb．蒸汽混合后物料的熱量：設混合后溫度為154℃，干半水煤氣在154℃的比熱容Cp=30kJ/（kmol.℃）。干半水煤氣熱量Q4Q4=30t=蒸汽熱量Q5蒸汽在154℃時得焓為I=2774kJ/kgQ5=182774=4398610kJ蒸汽混合后物料的熱量為：4606643+c．，熱損失為Q6=5200833=：熱平衡 4398610+ +=5200833計算得進換熱器半水煤氣溫度為t=154℃（3）出熱交換器的變換氣溫度計算a．氣體帶入總熱量計算：變換氣帶入熱Q1變換氣在380℃(kmol.℃)，Q1=380=3378377kJ半水煤氣帶入熱Q2濕半水煤氣在在154℃的比熱容為31kJ/(kmol.℃)Q2=31154=1270863kJ氣體帶入總熱量為4649239kJb．氣體帶出總熱量計算半水煤氣帶出熱Q3℃ kJ/(kmol.℃)Q3==1840747kJ變換氣帶出熱Q4設變換氣出口溫度為278℃，在278℃ kJ/(kmol.℃)。Q4=t=氣體帶出總熱量為：1840747+ kJc．，熱損失為：Q5=4649239=根據熱平衡得：2026717+=4649239計算得出換熱器變換氣溫度為 t=278℃ 主換熱器熱量平衡表物質帶入熱量(kJ)帶出熱量(kJ)熱損失(kJ)半水煤氣12708631840747變換氣33783772622522總計4649239（1）已知條件： 中間換熱器物料已知條件變換氣進口溫度（℃）415半水煤氣進口溫度（℃）半水煤氣出口溫度（℃）330變換氣量(kmol)蒸汽量(kmol)a．氣體帶入熱量的計算變換氣帶入熱Q1變換氣在415℃（kmol.℃）則Q1=415=37181