【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （3）出中變爐二段催化床層的變換氣溫度估算：根據(jù)：計(jì)算得Kp=查文獻(xiàn)[1]知當(dāng)Kp==420℃設(shè)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(jìn)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(yīng)放熱Q1:查文獻(xiàn)[1]得變換氣的各個(gè)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(yīng)放熱氣體吸熱Q2計(jì)算變換氣中各組分的熱熔，原理與計(jì)算一段床層一樣，結(jié)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(jì)算由中變二段催化劑變換率及熱平衡計(jì)算結(jié)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(zhuǎn)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(jié)果匯總見下表： 中變換爐物料量平衡表組分進(jìn)中變換爐的物料量/m3出一段催化床層的物料量/m3進(jìn)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(jì)5963 中變換爐熱量平衡表　反應(yīng)放熱/kJ氣體吸熱/kJ熱量損失/kJ中變爐一段CO反應(yīng)：——————　O2反應(yīng)：——————總熱量：　93776854164中變爐二段238577已知條件：進(jìn)低變爐的濕組分見下表： 進(jìn)低變爐變換氣組分含量組 分CO2COH2N2CH4H2O合計(jì)含量％100Nm3kmol要將CO％％（濕基）以下，則CO的實(shí)際變換率為：則反應(yīng)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(jì)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(jì)含量％100Nm3kmol：根據(jù)：計(jì)算得Kp=查文獻(xiàn)[1]知當(dāng)Kp==235℃設(shè)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(jìn)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(yīng)放熱Q1:查文獻(xiàn)[1]得變換氣的各個(gè)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(jì)算變換氣中各組分的熱熔，原理與計(jì)算一段床層一樣，計(jì)算結(jié)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(jìn)低溫變換爐的物料量/m3出低溫變換爐的物料量/m3CO2COH2N2CH4H2O合計(jì) 低變換爐熱量平衡表反應(yīng)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(zhuǎn)化率 低變爐操作線根據(jù)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(zhuǎn)化率t160180200220240260280T433453473493513533553Xp低變爐催化劑平衡曲線如下：01160180200220240260280300溫度（℃）CO轉(zhuǎn)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(xiàn)[1]得B302型催化劑的正反應(yīng)活化能分別為E1=43164kJ/ kmolCO變化反應(yīng)的逆反應(yīng)活化能E2為：對(duì)于CO變換反應(yīng)，則△H為反應(yīng)熱，取其平均溫度下的值，即： ，CO的反應(yīng)式為： 由文獻(xiàn)[1]可知反應(yīng)熱是溫度的函數(shù)，不同溫度下的反應(yīng)熱可以用以下公式計(jì)算： 計(jì)算得：最適宜溫度曲線由式 進(jìn)行計(jì)算最適宜溫度計(jì)算結(jié)果列于下表中： 不同轉(zhuǎn)化率的適宜溫度XpT402421440457475493T1291481671842012201120140160180200220240溫度（℃）CO轉(zhuǎn)化率將以上數(shù)據(jù)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(jìn)口溫度（℃）35半水煤氣出口溫度（℃）113熱水進(jìn)口溫度(℃)進(jìn)口壓力(MPa)進(jìn)口半水煤氣量(kmol) 進(jìn)飽和塔半水煤氣組分含量組份CO2COH2N2CH4O2H2O合計(jì)％100Nm3801503610koml（1）物料衡算：設(shè)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(shí)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(jì)％ 100 Nm3801kmol （2）熱量衡算a．帶入熱量Q1的計(jì)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(jì)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(shè)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(jì)算，熱損失Q7為：Q7=10959392=438375kJ。由熱平衡Q進(jìn)=Q出+Q損得：查文獻(xiàn)[1]得出塔溫度： t=℃ 飽和塔熱量平衡表物質(zhì)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(jì)1095939210521017438375已知條件： 熱水塔物料已知條件變換氣進(jìn)口溫度（℃）107變換氣出口溫度（℃）進(jìn)口壓力(MPa)進(jìn)口變換氣量(kmol)進(jìn)口蒸汽量(kmol)（1）物料衡算塔內(nèi)蒸汽冷凝量℃，蒸汽壓P=105Pa。變換氣帶出蒸汽量 塔內(nèi)蒸汽冷凝量 塔頂進(jìn)水量設(shè)飽和熱水塔的排污由飽和塔底排出，%，則排污量為 %==60kg塔頂進(jìn)水量 外界向系統(tǒng)補(bǔ)水 （2）熱量衡算a．進(jìn)熱水塔熱量計(jì)算氣體帶入熱Q1進(jìn)氣溫度107℃時(shí)，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(bǔ)充水帶入熱Q3設(shè)補(bǔ)充水溫度為61℃，Q3=652=進(jìn)熱水塔總熱量為：b．出熱水塔熱量的計(jì)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(shè)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(jì)算，熱損失Q6為：Q6=6569761=262790kJ由熱平衡得查文獻(xiàn)[1]得熱水塔水溫為： t=℃ 熱水塔熱量平衡表物質(zhì)帶入熱量(kJ)帶出熱量(kJ)熱損失(kJ)變換氣水蒸氣39879491268745水總計(jì)262790（1）已知條件： 主換熱器物料已知條件變換氣進(jìn)口溫度（℃）380半水煤氣出口溫度（℃）變換氣量(kmol)蒸汽量(kmol)（2）進(jìn)設(shè)備半水煤氣溫度計(jì)算：出飽和塔氣體補(bǔ)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(shè)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(shí)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(jì)算得進(jìn)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(jì)算a．氣體帶入總熱量計(jì)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(jì)算半水煤氣帶出熱Q3℃ kJ/(kmol.℃)Q3==1840747kJ變換氣帶出熱Q4設(shè)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(jù)熱平衡得：2026717+=4649239計(jì)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(zhì)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(jì)4649239（1）已知條件： 中間換熱器物料已知條件變換氣進(jìn)口溫度（℃）415半水煤氣進(jìn)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(jì)算變換氣帶入熱Q1變換氣在415℃（kmol.℃）則Q1=415=37181