【正文】 計算氣體在不同溫度下的熱含量。本次課程設(shè)計中的平衡線采用了計算機(jī)作圖的方法，同樣可以得到平衡曲線。出口半水煤氣中水蒸汽含量： 飽和塔的物料衡算、熱量衡算 物料衡算進(jìn)塔物料：干半水煤氣100kmol，半水煤氣帶入水汽的飽和蒸汽壓按35℃時計算，半水煤氣帶入水汽：進(jìn)塔熱水=100018=出塔物料：干半水煤氣100kmol剩余熱水進(jìn)入熱水塔：+ = kmol 熱量衡算進(jìn)出物料溫度：半水煤氣進(jìn)口35℃，℃，℃進(jìn)入飽和塔的熱量為：由《小氮肥廠工藝設(shè)計手冊》查得各組分在較低壓力下0~100℃時的平均恒壓摩爾熱容： 0~100℃的平均干半水煤氣的平均恒壓摩爾熱容Cp100=0~200℃時的平均恒壓摩爾熱容： 0~200℃的平均干半水煤氣的平均恒壓摩爾熱容Cp200=使用這兩點作干半水煤氣的平均恒壓摩爾熱容與溫度的圖，使用擬合曲線的方法可以得到干變換氣的平均恒壓摩爾熱容與溫度的函數(shù)關(guān)系 的單位為kJ/干半水煤氣帶入熱：（10035）kJ =水蒸汽帶入熱（18）kJ = 熱水帶入熱量為（100）=合計：3819285 kJ離開飽和塔熱量為:干半水煤氣帶出熱：100=水蒸汽帶出熱：18=進(jìn)行試差計算可以得到離開飽和塔熱水的溫度離開飽和塔熱水水溫為t=%℃的溫度損失，故進(jìn)入熱水塔的熱水溫度為73℃， kmol 熱水塔物料衡算、熱量衡算 物料衡算已知條件：操作壓力為：℃熱水入塔溫度73℃、出塔溫度105℃變換氣流量：，熱水流量：物料、熱量衡算，假定出塔變換氣溫度為t℃，則出塔氣中的水的飽和壓力可以求得為假設(shè)出塔變換氣帶出的水汽為xkmol需補(bǔ)充水量：（+x） kmol 熱量衡算進(jìn)入熱水塔熱量為1873=115=18=補(bǔ)充軟水帶入熱 (+x ) 1880 總進(jìn)入熱水塔熱量= + + +補(bǔ)充軟水帶入熱出熱水塔熱量為18105=t水蒸汽帶出熱x18 進(jìn)行試差計算：當(dāng)出熱水塔變換氣溫度t=72℃時總進(jìn)入熱水塔的熱量為5413012kJ總離開熱水塔的熱量為5575361kJ當(dāng)出熱水塔變換氣溫度t=70℃時總進(jìn)入熱水塔的熱量為5389698kJ總離開熱水塔的熱量為5215687kJ所以出熱水塔變化氣溫度應(yīng)為71℃當(dāng)出熱水塔變換氣溫度t=71℃時總進(jìn)入熱水塔的熱量為5396825kJ總離開熱水塔的熱量為5467907kJ可以得到出熱水塔變化氣的溫度為71℃，% 飽和熱水塔平衡線與操作線[12]飽和塔平衡線和操作線塔型：填料塔（矩鞍環(huán)或階梯環(huán)） 已知條件：干半水煤氣的成分如下表： 干半水煤氣成分成分H2COCO2O2N2CH4合計百分含量(%)100系統(tǒng)壓力：進(jìn)氣溫度：35℃ ，出氣溫度：℃進(jìn)水溫度：℃，出水溫度：℃進(jìn)氣的平均分子量為：M=計算1kg干氣中所含有的水蒸汽質(zhì)量為： 進(jìn)氣的濕含量為：m1=出氣的濕含量為：m2=平衡曲線的計算由熱含量公式 （其中m為氣體的濕含量）首先先計算出對應(yīng)溫度下氣體的平均比熱容，然后計算出在對應(yīng)溫度下的飽和蒸氣壓，之后計算氣體的濕含量，計算水蒸汽的焓值，最后可以計算氣體在不同溫度下的熱含量?！妗干—干氣體分子量 P―氣體總壓，絕對壓力其中干=2+28+44+28+16=，則由《小氮肥廠工藝設(shè)計手冊》查得各組分在較低壓力下0~100℃時的平均恒壓摩爾熱容： 0~100℃的平均干變換氣的平均恒壓摩爾熱容Cp100=0~203℃時的平均恒壓摩爾熱容： 0~203℃的平均干變換氣的平均恒壓摩爾熱容Cp200=使用水蒸汽的焓值可得到特定溫度下水蒸汽的焓值濕含量為因為在飽和狀態(tài)下=1所以絕熱飽和狀態(tài)下濕含量為將干變換氣比熱容、濕含量和水的焓值帶入飽和絕熱公式，使用試差法，進(jìn)行試差計算試差計算過程：當(dāng)t=106℃等式左邊=等式右邊=當(dāng)t=107℃等式左邊=等式右邊=所以絕熱飽和溫度應(yīng)該在106～107℃之間℃等式左邊=等式右邊=可以的到，℃是，進(jìn)入和離開水加熱器的熱量幾乎相同，℃。，=（絕壓），由水蒸汽圖查圖法得低變氣露點溫度=℃，通常情況下，水加熱器出口變換氣溫度應(yīng)比露點溫度高10℃左右，℃。對于第二個反應(yīng)（b）因O2=，則依據(jù)O2的量計算：最終消耗了H2的量為：2=。2 本 論 變換系統(tǒng)基本工藝計算 已知條件干半水煤氣成分如下表所示,計算基準(zhǔn)：100kmol干半水煤氣 干半水煤氣成分成分H2COCO2O2N2CH4合計百分含量(%)100每噸氨耗用干半水煤氣量3400NM3半水煤氣進(jìn)口溫度35℃催化劑型號：中變B113，低變B303Q（EB4）最終變換率95%生產(chǎn)能力 3萬噸合成氨/年 變換爐出氣的氣體總量：變換爐內(nèi)的反應(yīng)：（主） （副）對于第一個反應(yīng)（a），設(shè)參與反應(yīng)的CO量為nkmol,又因為最終轉(zhuǎn)化率為95%。（3）計算飽和塔、熱水塔平衡線，操作線，據(jù)此繪制I～t 圖，求出飽和塔、熱水塔理論塔板數(shù)。選擇循環(huán)熱水量的步驟如下： （1）根據(jù)初始?xì)怏w成分、最終變換率，計算變換后氣體成分，變換氣露點，變換氣絕熱飽和溫度?！? tH2O/tNH3。同理，循環(huán)水量小對熱水塔有利，對飽和塔不利。這一比值有一極值（L/G）opt,當(dāng)L/G為這一極值時，回收的蒸氣量越多，也就是氣體離開熱水塔時帶出的水蒸汽量為最少。在汽氣比很小的情況下，若循環(huán)水量過大，會使水加熱器溫升小，使飽和塔入塔熱水溫度低，造成出塔半水煤氣溫度偏低，濕含量低，使外供蒸汽量增加。當(dāng)氣體成分一定時，汽氣比的大小決定了出變換爐變換氣中的蒸汽含量。（3）必須使設(shè)備結(jié)構(gòu)和經(jīng)常運行費用經(jīng)濟(jì)合理。（2）必須滿足噴淋密度的要求。 循環(huán)水量[6]飽和熱水塔中，回收變換氣的余熱傳遞給半水煤氣是靠水為媒介來完成的。因此減少系統(tǒng)阻力對加強(qiáng)熱回收也有積極意義。由于熱水塔的壓力低于飽和塔，而飽和蒸汽壓是溫度的函數(shù)，當(dāng)溫度一定時其值也一定，所以變換氣的飽和濕含量要高于同溫度半水煤氣的飽和濕含量，從而使變換氣