年產(chǎn)12萬噸合成氨變換段工藝設(shè)計-在線瀏覽
2024-08-05 06:39本頁面
【正文】 變爐一段催化床層的變換氣濕組分中CO2的含量 CO2％==％同理可得： CO％==％ H2％==％ N2％==％ CH4％==％ Ar％==％所以出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的含量（％）：組 分CO2COH2N2CH4ArH2O合計含量％100M3(標(biāo))Kmol：已知出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的含量（％）組 分CO2COH2N2CH4ArH2O合計含量％100M3(標(biāo))Kmol根據(jù)：Kp= （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(dāng)Kp==475℃設(shè)平均溫距為50℃，則出中變爐一段催化床層的變換氣溫度為：475℃50℃=425℃以知條件：進中變爐一段催化床層的變換氣溫度：370℃ 出中變爐一段催化床層的變換氣溫度為：425℃可知反應(yīng)放熱Q：在變化氣中含有CO，H2O，CO2, H2 這4種物質(zhì)會發(fā)生以下1種反應(yīng)：CO +H2O=CO2+H2 （1）這個反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。以P=1atm，t=25℃為基準的氣體的統(tǒng)一基準焓計算式為：HT=△H0298=Cpdt 式中： HT —— 氣體在在TK的統(tǒng)一基準焓，kcal/kmol()；△H0298 —— 該氣體在25℃下的標(biāo)準生成熱， kcal/kmol()；T——絕對溫度，K；Cp ——氣體的等壓比熱容，kcal/（kmol.℃）[（kmol.℃）]氣體等壓比熱容與溫度的關(guān)系有以下經(jīng)驗式：Cp=A0+A1T+A2T2+A3T3+…… 式中A0、AAA3……氣體的特性常數(shù)將式代入式積分可得統(tǒng)一基準焓的計算通式：Ht=a0+a1T+a2T2+a3T3+a4T4 (51) 式中常數(shù)a0、aaaa4與氣體特性常數(shù)及標(biāo)準生成熱的關(guān)系為： a1=A0, a2=A1/2, a3=A3/4, a4=A3/4a0=△H0298－－a2－a3－a4采用氣體的統(tǒng)一基準焓進行熱量平衡計算，不必考慮系統(tǒng)中反應(yīng)如何進行，步驟有多少，只要計算出過程始態(tài)和末態(tài)焓差，即得出該過程的總熱效果。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；Hi—— 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）分子式 a0 a1 a2 A3 a4O210310–310–710–10H21031－410－710－11H2O10410－310－710－11N210310－410－710－11CO10410－410－910－11CO210－310－6計算O2的基準焓：根據(jù)基準焓的計算通式：Ht=a0+a1T+a2T2+a3T3+a4T4在448℃時T=425+273=698K根據(jù)以上方法計算可得變換氣的各個組分的基準焓列于下表組分H2 H2O CO CO2Ht（kcal/kmol）Ht（kJ/kmol）放熱： CO +H2O=CO2+H2 （1）△H1=（∑Hi）始－（∑Hi）末 =+++=Q1=（）= 氣體反應(yīng)共放熱：Q=氣體吸熱Q2根據(jù)《物理化學(xué)教程》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+bT+CT2來計算熱容，熱容的單位為kJ/（）物質(zhì)COH2H2OCO2N2ArA30b/103c/105CH4可用公式：Cp=a+bT+CT2+dT3來計算熱容:物質(zhì)Ab/103c/106d/109CH4計算結(jié)果得：物質(zhì)COCO2H2H2ON2ArCH4Cp31所以平均熱容： Cpm=∑Yi*Cp=（）所以氣體吸熱Q2=(425370)=假設(shè)熱損失Q3（一般熱損失都小于總熱量的10%）根據(jù)熱量平衡的： Q= Q2 +Q3Q3= 中變一段催化劑操作線的計算 有中變一段催化劑變換率及熱平衡計算結(jié)果知： 中變爐入口氣體溫度 370℃ 中變爐出口氣體溫度 425℃ 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：：此過程采用水來對變換氣進行降溫。計算結(jié)果如下：組分H2H2OCOCO2Ht（kcal/kmol） Ht（kJ/kmol）放熱： CO +H2O=CO2+H2 （1）△H1=（∑Hi）始－（∑Hi）末 = kJ/kg所以得： Q1=*= kJ/kg氣體吸熱Q2：根據(jù)《物理化學(xué)教程》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+bT+CT2來計算熱容。計算結(jié)果如下：組分H2 H2O CO CO2Ht（kcal/kmol）Ht（kJ/kmol）放熱： CO +H2O=CO2+H2 （1）△H1=（∑Hi）始－（∑Hi）末 =所以：Q1== kJ氣體吸熱Q2：氣體吸熱時的平均溫度：（180+200）/2=190℃，T=463K根據(jù)《物理化學(xué)教程》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+bT+CT2來計算熱容。查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》B303Q型催化劑的正反應(yīng)活化能分別為E1=43250kJ/ kmolCO變化反應(yīng)的逆反應(yīng)活化能E2為：E2 E1=r(△H)對于CO變換反應(yīng)r=1，則E2=(△H) + E1△H為反應(yīng)熱，取其平均溫度下的值，即：（180+200）/2=190℃，T=463KCO的反應(yīng)式為： CO +H2O=CO2+H2 由《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》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算：△H= kcal/ kmol得：△H=38900 kJ/kmolE2 =38900+43250=82150 kJ/kmol最適宜溫度曲線由式Tm= 進行計算最適宜溫度計算結(jié)果列于下表中：XpT409427444462479497t136154171189206224 XpT515t242將以上數(shù)據(jù)作圖即得最適宜溫度曲線如下圖：第三節(jié)．廢熱鍋爐的熱量和物料計算1．已知條件：進廢熱鍋爐的轉(zhuǎn)化氣組份：組份CO2COH2N2CH4O2
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