【正文】 mSm= 2 ??? ? = d0G/181。MSm)(Cm 181。 催化劑床層直徑計算 設(shè)計要求催化劑層總阻力＜ 690Kpa（即 700mmH2O） , 催化劑層阻力降采用式（ 4616）試算 Δ P= LE EdrfG p 1.10 ??? B302 為非球形催化劑，粒度為 5 177。 溫度： 變換氣進設(shè)備的溫度： 365℃ 變換氣出設(shè)備的 溫度： 250℃ 水進設(shè)備的溫度： 20℃ 水出設(shè)備的溫度： 90℃ ： （ 1） 入熱： 變換氣帶入熱 :Q1 變換氣在 365℃時根據(jù)《物理化學》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來計算熱容。 ： （ 1） 入熱： 水的帶入熱 Q1 水在 20℃時 Cp= kJ/（ kmol.℃ ） Q1=X*（ 20+273） * = 轉(zhuǎn)化氣的帶入熱 Q2： 轉(zhuǎn)化氣在 925℃時 T=1193K 根據(jù)《物理化學》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來計算熱容。 以知條件： 變換氣的流量： 設(shè)冷淋水的流量： X kg 變換氣的溫度： 415℃ 冷淋水的進口溫度： 20℃ 進二段催化床層的溫度： 353℃ 操作壓力： 1750kp 熱量計算： 冷淋水吸熱 Q1：據(jù)冷淋水的進口溫度 20℃查《化工熱力學》可知 h1 =根據(jù)《 化工熱力學》可知 T/k P/kPa H/(kJ/kg) 600 1600 600 1800 700 1600 700 1800 冷淋 水 要升溫到 353℃，所以設(shè)在 353℃ , 615K,1750kp 時的焓值為 h 對溫度進行內(nèi)查法： 1600kpa 時 (626600 )/()=(700626)/() h= kJ/kg 1800kpa 時 (626600)/()=(700626)/() h= kJ/kg 對壓力用內(nèi)差法得 353℃， 615K， 1750Kp 時的焓值 h為： (17501600)/()=(18001750)/() h= kJ/kg Q1= X( ) 變換氣吸熱 Q2 根據(jù)表 和表 的計算方法得： 物質(zhì) CO CO2 H2 H2O N2 CH4 Cp 31 所以 Cpm= ∑ Yi*Cp = kJ/（ kmol.℃ ） Q2=**(415353) 取熱損失為 Q2 根據(jù)熱量平衡： Q2= X() X=== M3(標 ) 所以進二段催化床層的變換氣組分： 水的量為： += M3(標 ) 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合計 含量％ 100 M3(標 ) 1113.9 7105.61 koml 2 9．中變爐二段催化床層的物料衡算： 設(shè)中變爐二段催化床層的轉(zhuǎn)化率為 （總轉(zhuǎn)化率） 所以在二段 CO 的變化量 *= M3(標 ) 在中變爐二段催化床 層的轉(zhuǎn)化的 CO的量為： （ ） =(標 )= 出中變爐二段催化床層的 CO 的量為： = M3(標 ) 故在二段催化床層反應(yīng)后 剩余的 CO2的量為： += (標 ) 故在二段催化床層反應(yīng)后 剩余的 H2的量為： += (標 ) 故在二段催化床層反應(yīng)后 剩余的 H2O 的量為： = (標 ) 所 以出中變爐的濕組分： 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合計 含量％ 100 M3(標 ) 1113. 7105.9 6 koml 2 對出 變爐一段催化床層的變換氣溫度進行估算： 根據(jù)： K= （ H2％ CO2％） /（ H2O％ CO％） 計算得 K= 查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》知當 K= 時 t=409℃ 設(shè) 平均溫距為 48℃，則出 變爐一段催化床層的變換氣溫度為： 409℃ 44℃ =365℃ ： 以知條件： 進 變爐二段催化床層的變換氣溫度為： 353℃ 出 變爐二段催化床層的變換氣溫度為： 365℃ 變換氣反應(yīng)放熱 Q1: 計算變換氣中各組分的生成焓，原理與計算一段床層一樣，平均溫度為： 632K,計算結(jié)果如下： 組分 H2 H2O CO CO2 Ht（ kcal/kmol） Ht（ kJ/kmol） 放熱： CO +H2O=CO2+H2 （ 1） △H1= （ ∑ Hi） 始 － （∑ Hi） 末 = kJ/kg Q1=*= kJ/kg 氣體吸熱 Q2： 根據(jù)《物理化學》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來計算熱 容。 ni 始態(tài)或末態(tài)氣體的千摩爾數(shù)， kmol； Hi — 始態(tài)溫度下或末態(tài)溫度下； I — 氣體的統(tǒng)一基準焓， kcal/kmol，（ ） 現(xiàn)將有關(guān)氣體的計算常數(shù)列于下表中 氣體統(tǒng)一基準焓（通式）常數(shù)表 分子式 a0 a1 a2 a3 a4 O2 10 3 10 – 3 10 – 7 10 – 10 H2 10 3 10－ 4 10－ 7 10－ 11 H2O 104 10－ 3 10－ 7 10－ 11 N2 103 10－ 4 10－ 7 10－ 11 CO 104 10－ 4 10－ 9 10－ 11 CO2 10－ 3 10－ 6 計算 O2的基準焓： 根據(jù)基準焓的計算通式： Ht=a0+a1T+a 2T 2+a3T 3+a4 T4 在 415℃時 T=415+273=683K 查表可得變換氣的各個組分的基準焓列于下表： 組分 O2 H2 H2O CO CO2 Ht（ kcal/kmol） Ht（ kJ/kmol） 放熱： CO +H2O=CO2+H2 （ 1） △H1= (∑ Hi)始 （ ∑ Hi） 末 =+++ =Q1= （ ） = O2 + 2H2= 2 H2O （ 2） Q2=△ H2=（ ∑ ni Hi） 始 － （∑ ni Hi） 末 = 氣體共放熱： Q=Q1+Q2=+= 氣體吸熱 Q3： 根據(jù)《物理化學》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來計算熱容。 因為進中變爐一段催化床層的變換氣濕組分： 組 分 CO2 CO H2 N2 O2 CH4 H2O 合計 含量，％ 100 M3(標 ) 474 koml 假使 O2與 H2 完全反應(yīng)， O2 完全反應(yīng)掉 故在一段催化床層反應(yīng)掉的 CO的量為： 60％ =(標 )= 出 一段催化床層的 CO的量為： = M3(標 )= 故在一段催化床層反應(yīng)后 剩余的 H2的量為 : + = M3(標 )= 故在一段催化床層反應(yīng)后 剩余的 CO2的量為： 474+= M3(標 )= 出中變爐一段催化床層的變換氣干組分： 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 合計 含量％ 100 M3(標 ) koml 剩余的 H2O的量為： +2 =(標 )= 所以出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分： 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合計 含量％ 100 M3(標 ) koml 對出中變爐一段催化床層的變換氣的溫度進行計算： 已知出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的 含量（％）： 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合計 含量％ 100 M3(標 ) koml 對出 變爐一段催化床層的變換氣溫度進行估算： 根據(jù)： K=(H2％ CO2％ )/（ H2O％ CO％ )計算得 K= 查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》知當 K= 時 t=445℃ 設(shè) 平均溫距為 30℃，則出 變爐一段催化床層的變換氣溫度為： 445℃ 30℃ =415℃ 4． 中變爐一段催化床層的熱量衡算 以知條件：進中變爐溫度： 335℃ 出 變爐一段催化床層的變換氣溫度為： 415℃ 反應(yīng)放熱 Q：在變化氣中含有 CO， H2O， O2， H2 這 4