年產(chǎn)5萬(wàn)噸合成氨變換工段工藝初步-閱讀頁(yè)
2024-11-28 01:57本頁(yè)面
【正文】 差法得 353℃， 615K， 1750Kp 時(shí)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(jì)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(biāo) ) 所以進(jìn)二段催化床層的變換氣組分： 水的量為： += M3(標(biāo) ) 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合計(jì) 含量％ 100 M3(標(biāo) ) 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(biāo) ) 在中變爐二段催化床 層的轉(zhuǎn)化的 CO的量為： （ ） =(標(biāo) )= 出中變爐二段催化床層的 CO 的量為： = M3(標(biāo) ) 故在二段催化床層反應(yīng)后 剩余的 CO2的量為： += (標(biāo) ) 故在二段催化床層反應(yīng)后 剩余的 H2的量為： += (標(biāo) ) 故在二段催化床層反應(yīng)后 剩余的 H2O 的量為： = (標(biāo) ) 所 以出中變爐的濕組分： 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合計(jì) 含量％ 100 M3(標(biāo) ) 1113. 7105.9 6 koml 2 對(duì)出 變爐一段催化床層的變換氣溫度進(jìn)行估算： 根據(jù)： K= （ H2％ CO2％） /（ H2O％ CO％） 計(jì)算得 K= 查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》知當(dāng) K= 時(shí) 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(jìn) 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(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： 632K,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： 根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來(lái)計(jì)算熱 容。 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(lái)計(jì)算熱容： 表 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=**（ 203181） = 熱損失 Q3=Q1Q2== kJ 4．低變爐催化劑平衡曲線 根據(jù) 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 160 180 200 220 240 260 T 433 453 473 493 513 533 Xp t 280 T 553 Xp 低 變爐催化劑平衡曲線如下： 01160 180 200 220 240 260 280溫度 （℃）轉(zhuǎn)化率 Xp低變爐平衡曲線 由于低變爐選用 B302 型催化劑。 ： （ 1） 入熱： 水的帶入熱 Q1 水在 20℃時(shí) Cp= kJ/（ kmol.℃ ） Q1=X*（ 20+273） * = 轉(zhuǎn)化氣的帶入熱 Q2： 轉(zhuǎn)化氣在 925℃時(shí) T=1193K 根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來(lái)計(jì)算熱容。 熱容的單位為 kJ/（ kmol.℃ ） 表 物質(zhì) CO H2 H2O CO2 N2 a 30 b/103 c/105 計(jì)算結(jié)果： 組分 CO H2 CO2 H2O N2 CH4 Cp Cpm=∑ Yi*Cp=（ kmol.℃ ） Q3=**（ 330+273） = 水的帶出熱 Q4: 水在 335℃， T=603K 時(shí)的熱容為： Cp= kJ/（ kmol.℃ ） Q4=X**（ 330+273） = 熱損失 Q5: Q5=*(Q1+ Q2) 熱量平衡： *(Q1+ Q2)= Q3+ Q4 （ +） =+ X= ： 要使 H2O/CO= 還要加入的水量為： （ ）247。 溫度： 變換氣進(jìn)設(shè)備的溫度： 365℃ 變換氣出設(shè)備的 溫度： 250℃ 水進(jìn)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(shí)根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來(lái)計(jì)算熱容。 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(lái)計(jì)算熱容： 表 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.℃ ） Q3=*523*= 水的帶出熱 Q4: 水在 90℃時(shí) Cp= kJ/（ kmol.℃ ） Q4=X**(90+273)=*X 熱損失 Q5:取 根據(jù)熱量平衡： *（ Q1+Q2） =Q3+Q4 X= 第五節(jié) 調(diào)溫水加熱器的物料與熱量計(jì)算 ： 入設(shè)備的變換氣溫度： 250℃ 出設(shè)備的變換氣溫度： 181℃ 進(jìn)設(shè)備的濕變換氣的量： 變換氣帶入的熱量： Q1= 變換氣帶出的熱 Q2： 變換氣在 181℃時(shí) T=454K 時(shí)根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來(lái)計(jì)算熱容。 催化劑床層直徑計(jì)算 設(shè)計(jì)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。共排 13層（ 553 根） 每個(gè)弓形內(nèi)布 23 孔，扣除拉桿 6 孔得： n=553+6236=685 根 傳熱系數(shù)計(jì)算 管內(nèi)給熱系數(shù)計(jì)算： 管內(nèi)給熱系數(shù)按下式計(jì)算 ： α 內(nèi) =d? 管內(nèi)氣體平均溫度 3552 280430 ??℃ 按溫度 355℃及壓力 壓力確定物性參數(shù)為： Cm=(㎏ .K) μ m= λ m=() 所以： Re= 22 ???? ???= Pr= ??? ? 內(nèi)? = ??? =(m.℃ )= =（ ） 管間給熱系數(shù)計(jì)算： 管間裝方形擋板 r=,方形板開(kāi)口高度取直徑的 40%，即 h′ =,板間距取 ,此時(shí)流體橫過(guò)管束的流道截面積： S1=Hd(1d0/t)= ?????? ?30251= 擋板開(kāi)口方 向截面積： Sa=? /180r2COS1( )39。MSm)(Cm 181。M/181。mSm= 2 ??? ? = d0G/181。 操作壓力≤ 2 中變換熱器 C202 1 U 型換熱器，列管： φ 25 2 3 淬冷器 F202 1 工作壓力： 工作溫度： 180℃ 4 低溫變換爐 D205 1 材質(zhì)： 16MnR 操作溫度 ≤ 260℃ 操作壓力 ≤ 5 中變廢熱鍋 爐 C201 1 型號(hào)： DG255010
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