【文章內(nèi)容簡介】 化劑B112或B111；鐵系低變催化劑CuZn系；出熱水塔氣體溫度：〈75℃；出變換系統(tǒng)氣體壓強：；變換率：中變：88%；低變：99%；水碳比：；補充蒸汽壓強：8105Pa；變換爐（中變爐）；年開工率：300天。 中變爐工藝條件的計算為了計算方便，計算過程中以kmol為單位。計算基準：1kmol干半水煤氣（變換爐條件計算除外） 進口溫度的估計 根據(jù)觸媒的活性溫度，選取變換爐進氣溫度為420℃，因過程中有冷激水，冷激氣體原始成分將有改變，故出口溫度需要經(jīng)過計算決定。 蒸汽比的選擇采用水冷激流程中開始的蒸汽比可以稍低?！嗝繕藴拭?干半水煤氣中應加入蒸汽量：= 濕半水煤氣的組成 H2：。 CO： 。 CO2：。 N2：。 O2：。 CH4:。 Ar：。 H2O:。 第一段平衡線計算 查[1]中表426得各溫度下的平衡常數(shù)Kp，計算結(jié)果如下表 表22 參數(shù)計算結(jié)果T（℃）420440460480500520560Xp（%）用以上數(shù)據(jù)作圖得平衡線圖21 第一段最適宜溫度曲線計算 第一段最適宜溫度曲線計算查表[1]613得B111型中變催化劑的活化能，中變反應熱近似取,故。由[1]中473式計算 表23參數(shù)計算結(jié)果t(℃) Xp(%)用這些數(shù)據(jù)作圖得最適宜溫度曲線圖22 第一段操作線的計算選取第一段中溫變換轉(zhuǎn)換率75%。變換掉的CO：=出一段氣體組成： 成分數(shù)量%H2+=CO=CO2+=O200N2CH4ArH2O+=合計100化學平衡常數(shù)K==查[1]表426得溫度t=561℃ 冷激水用量計算二段觸媒進口溫度取為400℃，冷激段熱損失取為5℃，出一段氣體的平均溫度為458℃，冷激水初溫60℃，℃。系統(tǒng)焓變H=。出一段氣體的熱容：Cp=(++++ + +)/= kJ/（kmol℃）查[2]附錄二 ℃水由40℃℃的焓變?yōu)?℃水的汽化熱為=℃升高至400℃的焓變 總的焓變H==∴冷激水量= 第二段平衡曲線和最適宜溫度曲線計算 用水冷激后氣體的起始組成發(fā)生了變化，因此平衡曲線和最適宜溫度也都發(fā)生了變化。冷激后氣體的原始組成：H2：。 CO： CO2：。H2O：。由[1]中式422計算不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率 T℃380400420440460480Xp以第一組為例計算：A=；B=；C=；D=；t=380℃；Kp=；w=Kp1=；u=Kp（A+B）+C+D=（+）++=；v=KpABCD==；q=（u24wv）1/2==；xp=。由以上數(shù)據(jù)作圖得第二段的平衡曲線：圖23由[1]中（413）式計算不同變換率下的最適宜溫度：Xp tmOC用以上數(shù)據(jù)作圖得最適宜溫度曲線：圖24 第二段操作線計算 第二段進口溫度和最終變換率都已定，即變換爐出口溫度需要計算決定。假設先反應后升溫。冷激后氣體原始組成：成分H2COCO2ON2CH4ArH2O合計%100 最終變換率為88%，氧全部與氫化合成水，則變換氣組成： 成分H2COCO2N2CH4ArH2O合計%100kmol01763假設出口氣體溫度為417℃ 變換氣在417℃時的熱容：Cp=++++++= kcal/（kmol℃）由[1]中431圖查得，417℃時反應熱 DHR= kcal/kmol；第二段熱損失取為3℃代入[1]中493式中計算二段出口溫度t=4003 + （）=℃與假設相符，可以滿足要求，由此可以認為以上計算的變換爐的工藝條件可用。 結(jié)論 中變爐的工藝條件決定如下進一段溫度：420℃；出一段溫度：516℃；出一段變換率：75%；冷激水量：；進二段溫度：400℃；二段溫度：℃；出二段變換率：88% 中溫變換爐的物料衡算 物料衡算 進一段氣體量：干煤氣：1kmol；水蒸汽：；合計：各組成： 進一段氣各組成成分H2COCO2O2N2CH4ArH2O合計%100kmol出一段變換率：75% 氧全與氫反應成水CO變換量 =出一段氣體量 出一段氣各組成成分Kmol%H2+2=CO=CO2+=N2CH4ArH2O+2=合計100進二段變換率：88%二段中，CO變換量：（）=出二段變換氣量 進二段氣各組成成分kmol基準%干基%H2+=CO=CO2+=O2N2CH4Ar+=H2O100合計100 熱量衡算第一段：CO變換反應熱：=O2反應熱：查[1]表4242425得468℃時 O2 的反應熱H=℃Q2=*2*=氣體升溫耗熱：查圖461～468計算變換氣的平均熱容℃）（516420）= kJ熱損失：+= kJ第二段：CO變換反應熱：= kJ氣體升溫耗熱：（417400）= kJ熱損失：= kJ 低變換爐的工藝條件計算 進出口溫度的估計 選用CuZn系催化劑；選取低變爐進氣溫度為220℃，出口溫度需經(jīng)計算決定。 入低變爐濕氣組成同中變爐二段出口組成 入低變爐濕氣組成成分H2COCO2N2CH4ArH2O合計濕%100干%——100 平衡曲線計算查[1]中式422計算得： 中變爐二段出口組成t℃200220240260280xp由以上數(shù)據(jù)作平衡曲線圖：圖25以第一組計算為例：t=200℃；Kp=；A=；B=；C=；D=；w=Kp1=；u=Kp（A+B）+C+D=（+）++=；v=KpABCD==；q=（u24wv）1/2==；xp=（uq）/2Aw 100% = 最適宜溫度曲線計算由[2]中473式計算催化劑CuZn系的E1=，取170250℃的平均溫度（230℃）下的反應熱效應，由[1]中圖421查得。DH=39960kJ/kmolE2= E1+DH=+39960= 參數(shù)計算結(jié)果xpTm Ktm ℃利用以上數(shù)據(jù)作圖： 圖 26 操作線計算185℃ kcal/（kmol℃）。185℃時反應熱： DHR= kcal/kmol，熱損失為1℃計算出口溫度：假設設出口溫度為234℃，該溫度下混合熱容Cp=++++++=假設CO總的轉(zhuǎn)化率為99%，則低溫變換的實際轉(zhuǎn)換率為查[1]圖421得234℃時反應熱為39920 kJ/kmol ,熱損失為5℃出口溫度：t=2205+(39920/)**=℃檢驗出口溫度查[1]表426,234℃，W=,U=,V=%，說明反應已接近平衡。所得結(jié)果與假設一致，符合要求出低變換爐氣體組成變換的CO：= 成分數(shù)量%（濕）%（干）H2+=CO=CO2+=N2CH4ArH2O=合計（干）100合計（濕）1100 結(jié)論低變爐的工藝條件決定如下：進口溫度：220℃；出口溫度：℃；變換率：% 低變換爐的物料和熱量衡算 物料衡算 進口氣量干中變氣： kmol；水蒸汽： kmol；合計： kmol各組成： 低變換爐進口氣各組成成分H2COCO2N2CH4ArH2O合計%100Kmol出口氣體組成出低變爐的變換率：%CO的變換量：%= kmol成分Kmol%（干）%（濕）H2+=CO=CO2+=N2CH4ArH2O=合計（濕）100合計（干）100 熱量衡算234℃，CO反應熱：= kJ；氣體升溫耗熱:（234220）= kJ ；熱損失： = kJ 。 熱水塔出