【正文】 3T3 得： △H = kcal/kmol= kJ/kmol E2 =+43164= kJ/kmol 6．最適宜溫度曲線 由式 Tm=1212ln1 EEEE RTTee?? 進(jìn)行計(jì)算 最適宜溫度計(jì)算列于下表中： Xp T 402 421 440 457 475 493 t 129 148 167 184 201 220 Xp T 510 t 237 將以上數(shù)據(jù)作圖即得最適宜溫度曲線如下圖： 01129 148 167 184 201 220 237溫度 （℃）轉(zhuǎn)化率 Xp最適宜溫度曲線 第三節(jié)．廢熱鍋爐的熱量和物料計(jì)算 1．已知條件： 進(jìn)廢熱鍋爐的轉(zhuǎn)化氣組份： 組份 CO2 CO H2 N2 CH4 O2 H2O 合計(jì) ％ 100 M3(標(biāo) ) 474 koml 進(jìn)廢熱鍋爐的溫度為： 925℃ 出廢熱鍋爐的溫度為： 335℃ 進(jìn)出設(shè)備的水溫： 20℃ 出設(shè)備的水溫： 335℃ 進(jìn)出設(shè)備的轉(zhuǎn)化氣（濕）： 進(jìn)出設(shè)備的水量： X koml 物量在設(shè)備里無物量的變化。 熱容的單位為 kJ/（ kmol.℃ ） 表 物質(zhì) CO H2 H2O CO2 N2 a 30 b/103 c/105 CH4可用公式 Cp=a+b+cT2+dT3來計(jì)算熱容： 物質(zhì) a b c d CH4 計(jì)算結(jié)果： 組分 CO H2 CO2 H2O N2 CH4 Cp Cpm=∑ Yi*Cp=（ kmol.℃ ） Q2=**（ 365353） = 熱損失： Q3=Q1Q2= kJ 第二節(jié) 低變爐的物料與熱量計(jì)算 ： 進(jìn)低變爐的濕組分 : 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合計(jì) 含量％ 100 M3(標(biāo) ) 1113.9 7105.6 koml 2 進(jìn)低變爐的干組分： 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 合計(jì) 含量％ 100 M3(標(biāo) ) koml 2．低變爐的物料衡算： 要將 CO％降到 ％（濕基）以下，則 CO 的實(shí)際變換率為： ％ = ? ?aaaa YY YY ?? ??1 100=％ 則反應(yīng)掉的 CO 的量為： ％ = M3(標(biāo) )= koml 出低溫變換爐 CO 的量： = M3(標(biāo) )= 出低溫變換爐 H2 的量： += M3(標(biāo) )= koml 出低溫變換爐 H2O 的量： = M3(標(biāo) )= 出低溫變換爐 CO2 的量 : += M3(標(biāo) )= 出低變爐的濕組分： 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合計(jì) 含量％ 100 M3(標(biāo) ) koml 出低變爐的干組分： 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 合計(jì) 含量％ 100 M3(標(biāo) ) koml 對(duì)出低 變爐的變換氣溫度進(jìn)行估算： 根據(jù)： K= （ H2％ CO2％） /（ H2O％ CO％） 計(jì)算得 K= 查《小合成氨廠工藝與設(shè)計(jì)手冊》知當(dāng) K= 時(shí) t=223℃ 設(shè) 平均溫距為 20℃，則出 變爐一段催化床層的變換氣溫度為： t=22320=203℃ 3．低變爐的熱量衡算： 以知條件： 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: 在 203℃時(shí)， T=476K 計(jì)算變換氣中各組分的生成焓，原理與計(jì)算一段床層一樣，平均溫度為： 476K,計(jì)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： 氣體吸熱時(shí)的平均溫度：（ 181+203） /2=℃， T= 根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來計(jì)算熱 容。 最適宜溫度計(jì)算列于下表中： Xp T 526 t 253 Xp T 671 t 398 Xp T t 將以上數(shù)據(jù)作圖即得最適宜溫度曲線如下圖： 01253 274 291 309 326 352 365 376 387 398 409 420 430 444溫度（℃）轉(zhuǎn)化率 Xp最適宜溫度線7．操作線計(jì)算 有中變催化劑變換率及熱平衡計(jì)算結(jié)果知： 中變爐人口氣體溫度 335℃ 中變爐出口氣體溫度 415℃ 中變爐入口 CO 變換率 0 中變爐出口 CO 變換率 60% 由此可作出中變爐催化劑反應(yīng)的操作線如下： 010203040506070330 415溫度 （℃）轉(zhuǎn)化率 Xp操作線 8．中間冷淋過程的物料和熱量衡算： 此過程采用水來對(duì)變換氣進(jìn)行降溫。 熱容的單位為 kJ/（ kmol.℃ ） 查表可得： 物質(zhì) CO H2 H2O CO2 N2 a 30 b/103 c/105 Cpm=∑ Yi*Cp= KJ/（ kmol.℃ ） 所以氣體吸熱 Q3=**(415330)= 假設(shè)熱損失 Q4 根據(jù)熱量平衡的： Q= Q3 +Q4 Q4= kJ 5．中變爐催化劑平衡曲線 根據(jù) H2O/CO=，與公式 XP= AWqU2? 100％ V=KPABCD q= WVU 42 ? U=KP（ A+B） +（ C+D）， W=KP1 其中 A、 B、 C、 D 分別代表 CO、 CO CO2 及 H2 的起始濃度 t 300 320 340 360 380 400 T 573 593 613 633 653 673 Xp t 420 440 460 T 693 713 733 Xp 中變爐催化劑平衡曲線如下： 01250 300 320 340 360 380 400 420 440 460溫度 （℃）轉(zhuǎn)化率 Xp中變爐平衡曲線 由于中變爐選用 C6型催化劑， 最適宜溫 度曲線由式1212ln1 EEEE RTTee?? 進(jìn)行計(jì)算。 △ H=（ ∑ ni Hi） 始 － （∑ ni Hi） 末 式中 △ H —— 過程熱效應(yīng)，其值為正數(shù)時(shí)為放熱，為負(fù)數(shù)時(shí)系統(tǒng)為吸熱，kcal；（ ） 。 為簡化計(jì)算，擬采用統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（或稱生成焓）計(jì)算。 假設(shè) CO在一段催化床層的 實(shí)際變換率為 60％。aY 分別為原料及變換氣中 CO的摩爾分率（濕基） 則反應(yīng)掉的 CO 的量為： 74％ = 則反應(yīng)后的各組分的量分別為： H2O％ =％ ％ +％ =23％ CO％ =％ ％ =％ H2％ =％ +％ ％ =％ CO2％ =％ +％ =％ 中變爐出口的平衡常數(shù)： K= （ H2％ CO2％） /（ H2O％ CO％） =12 查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊》可知 K=12 時(shí)溫度為 397℃。謝謝！ 第 一章 變換工段物料及熱量衡算 第一 節(jié) 中溫變換 物料 衡算及熱量衡算 1．確定轉(zhuǎn)化氣組成： 已知條件 中變爐進(jìn)口氣體組成 ： 組分 CO2 CO H2 N2 CH4 O2 合計(jì) % 100 計(jì)算 基準(zhǔn)： 1 噸氨 計(jì)算生產(chǎn) 1 噸氨需要的 變化氣量：（ 1000/17） （ 2 ） = M3(標(biāo) ) 因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中物量可能回有消耗，因此變化氣量取 M3(標(biāo) ) 年產(chǎn) 5 萬噸合成氨生產(chǎn)能力： 日生產(chǎn)量： 50000/330=要求出中變爐的變換氣干組分中 CO％小于 2％ 進(jìn)中變爐的變換氣干組分： 組 分 CO2 CO H2 N2 O2 CH4 合計(jì) 含量，％ 100 M3(標(biāo) ) 474 6 2750.68 1113.9 3 493 假設(shè)入中變爐氣體溫度為 335 攝氏度，取出爐與入爐的溫差為 30 攝氏度，則出爐溫度為 365 攝氏度。 由于天然氣變換工段工序是成熟工藝，參考文獻(xiàn)資