【文章內(nèi)容簡介】 Nm3/h1 2 4 kmol/h%，則三段催化劑層中CO反應(yīng)量為：CO==(每100Nm3干半水煤氣)CO總反應(yīng)量==氣體出三段催化劑層溫度為380℃，平衡溫距取18℃，出口氣平衡溫度為398℃，查表得398℃時的Kp=。此時 (27)a=，c=，d=將a，c，d的值代入(17)Kp==解得，b=，即如三段催化劑層汽/氣=三段入爐蒸汽量為：4 15=1 Nm3/h=入三段催化劑層濕氣組分如表211。表211 三段入爐濕氣組分組分CO2COH2N2CH4H2O合計%100Nm3/h1 2 1 5 kmol/h 平衡變換率計算以及出三段催化劑層氣體的計算設(shè)380℃時，CO平衡變換率為Xp，380℃時，Kp= (28)a=，b=，c=，d=將a，b，c，d代入(18)=解得Xp=%實際變換率為平衡變換率的百分?jǐn)?shù)：出三段催化劑層干氣體量為：4 +=4 其中：CO2=1 +=1 CO=()= H2=2 +=2 出三段催化劑層干氣組分如表212。表212 出三段催化劑層干組分組分CO2COH2N2CH4合計%100Nm3/h1 2 4 kmol/h出三段催化劑層剩余蒸汽量為：1 =1 Nm3/h=出三段催化劑層濕氣組分如表213。表213 出三段催化劑層濕氣組分組分CO2COH2N2CH4H2O合計%100Nm3/h1 2 1 5 kmol/h(4) 中間冷凝過程物料衡算此過程采用冷凝水來對變換氣進(jìn)行降溫已知條件：變換氣的流量： 冷凝水流量：Xkg變換氣溫度：450℃冷凝水進(jìn)口溫度：20℃進(jìn)二段催化劑床層溫度：350℃操作壓力：1 750kPa冷凝水吸熱：Q1據(jù)冷凝水的進(jìn)口溫度20℃，查《化工熱力學(xué)》可知，h1=，冷凝水升溫至450℃，所以設(shè)在450℃，1 750kPa時的焓值為h，對溫度進(jìn)行內(nèi)查法：1 600kPa時：得h=3 1 800kPa時：得h=在對壓力使用內(nèi)查法得，在350℃，1 750kPa時的焓值為：得h=Q1=X(3 )變換氣吸收熱量Q3表214 部分組分的Cp物質(zhì)COCO2H2H2ON2CH4Cp31由公式： Cpm= (29)得，Cpm=31+++++=(kmolt)得，Q2=(450350)=71 ，根據(jù)熱平衡：=X(3 )得X==故進(jìn)催化劑二段水的量為：+ 熱量衡算 中變爐一段CO變換反應(yīng)熱量衡算計算CO變換反應(yīng)一段催化劑層熱量損失(1) 入熱計算：CO反應(yīng)放熱Q1氣體由320℃升至450℃，反應(yīng)取平均溫度385℃，算得在385℃時反應(yīng)熱為：HK=9 Q1=() 38 =1 028 燃燒熱： Q2=115 600=68 320kmol=28 6041kJ/h合計： Q1+Q2=1 314 (2) 出熱計算：氣體溫度升高吸收熱量:Q3氣體溫度升高130℃，氣體在平均溫度385℃(kmol℃),則Q3為：Q3=130=997 熱損失：Q4合計： Q4+997 熱平衡：Q1+Q2=Q3+Q4解得：Q4=317 在一段變換反應(yīng)中，應(yīng)向系統(tǒng)補充317 中變爐二段CO變換反應(yīng)熱量衡算計算CO變換反應(yīng)二段催化劑層熱量損失(1) 入熱計算：CO反應(yīng)放熱Q1氣體由350℃升至400℃，反應(yīng)取平均溫度375℃，算得在375℃時反應(yīng)熱為：HR=9 Q1=()38 =342 補充熱量：Q2合計：342 +Q2(1) 出熱計算：氣體溫度升高吸收熱量：Q3氣體溫度升高50℃，氣體在平均溫度375℃(kmol℃),則Q3為：Q3=50=360 熱平衡：Q1+Q2=Q3解得：Q2=17 在二段反應(yīng)中，應(yīng)向系統(tǒng)補充12 [9] 中變爐三段CO變換反應(yīng)熱量衡算計算CO變換反應(yīng)三段催化劑層熱量損失(1) 入熱計算：CO反應(yīng)放熱Q1：氣體由350℃升至380，反應(yīng)取平均溫度365℃，算得在365℃時反應(yīng)熱為：HQ=9 Q1=()38 =125 補充熱量：Q2合計：Q2+125 (2) 出熱計算：氣體溫度升高吸收熱量：Q3氣體溫度升高50℃，氣體在平均溫度375℃(kmol℃),則Q3為：Q3=30=275 熱平衡：Q1+Q2=Q3解得：Q2=150 在三段變換反應(yīng)中，應(yīng)向系統(tǒng)補充150 [10]。 換熱器熱量衡算已知條件：進(jìn)設(shè)備的氣量： 進(jìn)設(shè)備的水量：Xkmol/h 物料在設(shè)備中無變化 變換氣進(jìn)設(shè)備為400℃出設(shè)備溫度為350℃水進(jìn)設(shè)備溫度為20℃出設(shè)備溫度為150℃(1) 入熱變換氣帶入熱量Q1變換氣在400℃時，根據(jù)公式Cp=a+b+cT2來計算熱容，如表215。表215 物質(zhì)的比熱容物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/102c/105—CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來計算如表216。表216 CH4的熱容物質(zhì)ab/103c/106d/109CH4計算結(jié)果如表217。表217 部分物質(zhì)的熱容物質(zhì)COH2H2OCO2N2CH4Cp故，Cpm==+++++=(kmolT)所以，Q1=(400+273)=6 157 水的帶入熱Q2：水在20℃時，Cp= kJ/(kmolT)所以，Q2=X(20+273)=9 同理可知， kJ/(kmolT)所以,Q3=623=5 359 水的帶出熱Q4：水在150℃時的Cp= kJ/(kmolT)所以得，Q4=X(150+273)=14 熱損失Q5：(Q1+Q2)根據(jù)熱平衡：(Q1+Q2)=Q3+Q4得，X=[11] 物料衡算熱量衡算一覽表在以上的計算過程中，均以1t/h為計算標(biāo)準(zhǔn)，,，最終數(shù)據(jù)如下表[12]。 表218 物料衡算一覽表變換率%CO反應(yīng)量kmol/hCO剩余量kmol/hCO2剩余量kmol/h蒸汽剩余量kmol/hH2含量kmol/h一段 1二段1 三段1 219 熱量衡算一覽表帶入熱kJ/h帶出熱kJ/h熱損失kJ/h變換氣68 353 59 487 —水116 408 17 307 —總熱量799 944 767 949 3 199 第3章 設(shè)備選型 設(shè)備選型原則所謂設(shè)備選型即是從多種可以滿足相同需要的不同型號、規(guī)格的設(shè)備中，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析評價，選擇最佳方案。設(shè)備選型首先應(yīng)考慮的是生產(chǎn)上適用；其次是技術(shù)上先進(jìn)，在生產(chǎn)適用的基礎(chǔ)上力求做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理。把生產(chǎn)上適用、技術(shù)上先進(jìn)與經(jīng)濟(jì)上合理統(tǒng)一起來選以獲得最大的單位產(chǎn)量；能適應(yīng)產(chǎn)品品種變化的要求，并確保產(chǎn)品質(zhì)量；能降低勞動強度提高勞動生產(chǎn)率，能降低原材料及相應(yīng)的公用工程(水、電、氣)的能耗；能改善環(huán)境保護(hù)；設(shè)備制造較易，材料易得，操作及維修保養(yǎng)方便。化工設(shè)備進(jìn)行設(shè)備選型時要注意以下經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的滿足：即單位生產(chǎn)能力高、消耗系數(shù)低、設(shè)備價格便宜、制造容易、結(jié)構(gòu)簡單、用材不多、管理費用低的設(shè)備。另外除了要滿足這些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)外，在結(jié)構(gòu)上還應(yīng)滿足下述各項要求。(1)化工設(shè)備及構(gòu)件應(yīng)滿足強度與剛性的要求，達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。(2) 設(shè)備的耐久性主要取決于設(shè)備腐蝕的情況。一般化工設(shè)備的使用年限為10～20年，而高壓設(shè)備為20～25年。(3) 密封性對化工設(shè)備是一個很重要的問題，特別在處理依然、易爆、有毒介質(zhì)時尤其重要。要根據(jù)有毒物質(zhì)在車間的允許濃度來確定設(shè)備的密封性。(4) 在用材和制造上，要盡量減少材料用量，特別是一些貴重材料。同時又要盡量考慮制造方便，減少加工量，力求降低設(shè)備的制造成本。 主要設(shè)備計算 中變爐設(shè)備計算(1) 觸媒用量計算[13][14]根據(jù)文獻(xiàn)知： Vr=t0V0 (31)式中 Vr—觸媒體積，m3t0—標(biāo)準(zhǔn)接觸時間，h m3 / M3(標(biāo))V0—通過觸媒的氣體體積