【文章內容簡介】 增加和造成床層出口超溫。綜合上述原因，本設計將此變換反應定 為在兩臺變換爐中進行。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)進行變換反應。 北京化工大學畢業(yè)設計（論文）專用紙 14 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)時變換反應的熱效應： ΔH= kcal/kmol 濕煤氣由 330℃升至 410℃，平均溫度為 370℃。 在 370℃ 時，常壓下各組分的平均定壓熱容： 表 4— 1 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 Cp kcal/kmol,℃ 濕煤氣在 370℃，常壓下的分子熱容： CP0=Σ yiCpi= + + ++ + = kcal/kmol,℃ 由《氮肥設計手冊》，查出各氣體的臨界溫度，臨界壓力： 表 4— 2 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 Tc,K 133 647 190 Pc,atm 利用上表中的數(shù)據(jù)，可以求得在進口組成的虛臨界值： Tc= Σ = +133 + +647 + + =326K Pc= Σ = + + + + + = 設入口壓力 := 則可以求得入口狀態(tài)下的： 對比溫度： 326643 ??? Cr TTT 北京化工大學畢業(yè)設計（論文）專用紙 15 對比壓力： ??? cr ppP 查熱容校正圖： Δ Cp=℃ 由熱平衡關系，求第一變換爐出口氣體變換率： )(. 120202 xxC COHttt PR ???????? 式中 12,tt ：出，進催化劑床氣體溫度 ℃ 12,xx ：出，進催化劑床氣體的變換率 PC ：進催化劑床氣體在平均溫度 ( 221 tt? )下的熱容 kcal/kmol ℃ RH? ：進口溫度下的反應熱 kcal/kmol CO%：氣體中 CO 的濃度，摩爾分率 Δ t：因損失而造成變換氣溫度降 ℃ (取 10℃ ) )0( 200 ?????? x 002 7 2 ??x 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 ) N2： CO： 0 6 2 8 3 0 4 1 ?? kmol CH4： kmol CO2： ?? kmol H2： 3 3 5 8 3 0 5 2 ?? kmol H2O： － = kmol 第一變換爐出口各組分含量表： 北京化工大學畢業(yè)設計（論文）專用紙 16 表 4— 3 組分 N2 CO CH4 CO2 H2 H2O 合計 含量（％） 100 含量 kmol 1 410℃ (683K)時平衡常數(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 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 Cp kcal/kmol,℃ 則第二變換爐中變換氣在 321℃時的平均熱容為： 0PC = + +++ +=,℃ CT = CP = ??? Cr TTT 查熱容校正圖：Δ CP= CP=CP0+Δ CP=+= kcal/kmol,℃ 北京化工大學畢業(yè)設計（論文）專用紙 17 337℃ (610K)變換反應的熱效應： RH?? = kcal/kmol 337=t10+ () t=℃≈ 305℃ (與假定的進口溫度基本一致 ) 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 ) N2： CO： ?? kmol CH4： kmol CO2： ?? kmol H2： 3 7 4 2 2 5 2 ?? kmol H2O： － = kmol 第二變換爐出口成分含量表： 表 4— 5 組分 N2 CO CH4 CO2 H2 H2O 合計 含量（％） 100 含量 kmol 1 物料衡算表： 以 1kmol 濕煤氣為基準的物料衡算表： 表 46 組分 進變換系統(tǒng) 第一變換爐出口 出變換系統(tǒng) kmol ％ kmol ％ kmol ％ N2 CO CH4 CO2 H2 北京化工大學畢業(yè)設計（論文）專用紙 18 H2O 合計 1 100 1 100 1 100 以 1kmol 干煤氣為基準的物料衡算表： 表 47 組分 進變換系統(tǒng) 第一變換爐出口 出變換系統(tǒng) kmol V％ kmol V％ kmol V％ N2 CO CH4 CO2 H2 合計 1 100 100 100 H2O 總濕氣 北京化工大學畢業(yè)設計（論文）專用紙 19 第五章 熱量衡算 第 5． 1 節(jié) 第二換熱器進口煤氣溫度的計算 以 1kmol 濕煤氣為基準 ： 變換氣 410℃ 變換氣 305℃ 粗煤氣 t 圖 5— 1 變換氣由 410℃降到 305℃，平均溫度為 ℃ ()。 在 下，常壓下各組分的平均定壓熱容為： 表 5— 1 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 Cp kcal/kmol℃ Cp0=∑ yiCpi= + + ++ + = kcal/kmol,℃ TC= PC= ??? Cr TTT ??? cr ppP 查普遍化熱容校正圖：Δ CP= CP=CP0+Δ CP=+= kcal/kmol,℃ 煤氣在 330℃ (603K)時，常壓下各組分的平均定壓熱容： 表 5— 2 第二換熱器 粗煤氣 330℃ 北京化工大學畢業(yè)設計（論文）專用紙 20 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 Cp Kcal/Kmol℃ CP0=∑ yiCpi= + + ++ + = kcal/kmol,℃ TC=325K PC= Tr=603/325= Pr=查普遍化熱容校正圖：Δ CP= CP=CP0+Δ CP=+= kcal/kmol,℃ 該換熱器熱損為： 1 (410305)=1 (330+5t) t=228℃ 第 5． 2 節(jié) 第一換熱器進口煤氣溫度的計算 以 1kmol 濕煤氣為基準 計算 ： t,待求 粗煤氣 181℃ 粗煤氣 228℃ 第二變換爐 337℃ 圖 5— 2 煤氣從 181℃升至 228℃，平均溫度為 ℃ ()。在 下，常壓下各組分的平均定壓熱容為： 第一換熱器 北京化工大學畢業(yè)設計（論文）專用紙 21 表 5— 3 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 Cp kcal/kmol℃ CP0=∑ yiCpi= + + + 、 + + = kcal/kmol,℃ TC=325K PC= Tr=Pr=查熱容校正圖：Δ CP= CP=CP0+Δ CP=+= kcal/kmol,℃ 第二變換爐出口變換氣在 337℃ (610K)時，常壓下各組分的平均定壓熱容 : 表 5— 4 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 Cp kcal/kmol℃ CP0=∑ yiCpi= + + + + + = kcal/kmol,℃ TC= PC= Tr=610/= Pr=查熱容校正圖：Δ CP= CP=CP0+Δ CP=+= kcal/kmol,℃ 取換熱器熱損為 2℃： 1 .3627 (228181)=1 (3372t) t=288℃ 北京化工大學畢業(yè)設計（論文）專用紙 22 第 5． 3 節(jié) 第一換熱 器熱量衡算 以 1kmol 濕煤氣為基準 計算 ： 變換氣由 337℃降