【正文】 列于下表：表3–8：組分O2H2 H2O CO CO2Ht（kcal/kmol）Ht（kJ/kmol）放熱： CO +H2O=CO2+H2 （3–3）△H1=（∑Hi）始－（∑Hi）末 =（+）（）=Q1=nCO△H1=（）=O2 + 2H2= 2 H2O （3–4）同理：△H2=（∑Hi）始－（∑Hi）末 =2 （）－（2+） = kJ/kmolQ2= nO2△H2=（）=氣體反應(yīng)共放熱：Q=Q1+Q2=+=氣體吸熱Q3根據(jù)《物理化學(xué)教程》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來計算熱容，熱容的單位為kJ/（）。則在在415℃時T=683K時計算結(jié)果如下表：表3–9：物質(zhì)COCO2H2H2ON2CH4Cp31所以平均熱容： Cpm=∑（Yi*Cp）=31+++++= KJ/（）所以氣體吸熱Q3=(415330)=假設(shè)熱損失Q4（一般熱損失都小于總熱量的10%）根據(jù)熱量平衡的： Q= Q3 +Q4Q4= kJ 中變一段催化劑操作線的計算 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 330℃ 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：圖3–1此過程采用水來對變換氣進行降溫。計算結(jié)果如下如下：表3–16：組分H2H2OCOCO2Ht（kcal/kmol）Ht（kJ/kmol）放熱： CO +H2O=CO2+H2 △H1=（∑Hi）始－（∑Hi）末 = kJ/kg所以得： Q1==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+b+CT2來計算熱容。CH4可用公式：Cp=a+b+CT2+dT3來計算熱容，結(jié)果同3–8。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℃熱量計算：（1） 入熱： 變換氣帶入熱:Q1 變換氣在365℃時根據(jù)《物理化學(xué)教程》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式Cp=a+b+CT2來計算熱容。CH4可用公式：Cp=a+b+CT2+dT3來計算熱容，結(jié)果同表3–8。熱容的單位為kJ/（），結(jié)果同表3–7。當(dāng)T=523K時，計算結(jié)果如下：表3–23：組分COH2CO2H2ON2CH4Cp故：Cpm=∑Yi*Cp=（）所以得： Q3=523=水的帶出熱Q4:水在90℃時Cp= kJ/（）得： Q4=X**(90+273) =*X熱損失Q5:根據(jù)熱量平衡：*（Q1+Q2）=Q3+Q4X= kmol主換熱器熱量平衡表表3–24：帶入熱/kJ帶出熱/kJ熱損失/kJ轉(zhuǎn)換氣————————水————————∑Q 調(diào)溫水加熱器的物料與熱量衡算以知：入設(shè)備的變換氣溫度：250℃出設(shè)備的變換氣溫度：181℃進設(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T=454K時根據(jù)《物理化學(xué)》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來計算熱容。CH4可用公式：Cp=a+b+CT2+dT3來計算熱容，結(jié)果同表3–8。計算結(jié)果如下：表3–30：組分H2 H2O CO CO2Ht（kcal/kmol）Ht（kJ/kmol）放熱： CO +H2O=CO2+H2 △H1=（∑Hi）始－（∑Hi）末 = kJ/kg所以：Q1= = kJ氣體吸熱Q2：氣體吸熱時的平均溫度：（181+203）/2=℃，T=根據(jù)《物理化學(xué)教程》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來計算熱容。CH4可用公式：Cp=a+b+CT2+dT3來計算熱容，結(jié)果同3–8。查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》B302型催化劑的正反應(yīng)活化能分別為E1=43164kJ/ 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：（181+203）/2=192℃，T=465KCO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= kcal/kmol= kJ/kmolE2 =+43164= 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：表3–34：XpT402421440457475493510t129148167184201220237將以上數(shù)據(jù)作圖即得最適宜溫度曲線如下圖：圖3–5第四章 設(shè)備計算根據(jù)文獻《合成氨廠工藝和設(shè)備計算》可知： Vr=T0*V0 式中 Vr ——催化劑體積，M3(標)T0 ——標準接觸時間，h* m3 / M3(標)V0——通過催化劑的氣體體積，M3(標)/h標準接觸時間的計算公式如下：式中：W=Kp1。V=KPABCD。17）247。使用內(nèi)插法：（375359）/（4600k）=（）/（k2130） k=3684加壓時取校正系數(shù)：，則：k1=3684*=10315進中變爐二段床層的組分：表4–2：組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量％100M3(標)koml出中變爐二段床層的CO組分：%，n=%%=%由《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊 》得到在359℃時反應(yīng)平衡常數(shù)Kp=則： W==U=(+)+(+=V==q== =所以： V02=T0*V0 == 備用系數(shù)?。核裕篤02 ==中溫變換爐催化劑用量:V= V01+V02=+= M3C6型催化劑堆重度:催化劑堆重量:11900/17247。= Nm3干氣/(h* m3觸媒)管板直徑的計算公式：D=(n/)n——管數(shù)——管板填充系數(shù)，t——管子中心距，所以D= =官板直徑選用￠，設(shè)備外徑為￠結(jié)論 在本設(shè)計中，根據(jù)已知的天然氣組成，操作條件，采用了中變串低變的工藝流程路線。設(shè)計中一共有中溫廢熱鍋爐，中變爐，主換熱器，調(diào)溫水換熱器，低變爐幾個主要設(shè)備。致 謝本設(shè)計是在李晉萍老師的悉心指導(dǎo)與關(guān)懷下完成的。有了你們此次畢業(yè)設(shè)計才能順利完成，謝謝你們！最后感謝化工工程系和我的母?！獙幭墓ど搪殬I(yè)技術(shù)學(xué)院三年來對我的大力栽培。參考文獻1 （上冊）[M］.化學(xué)工業(yè)出版社，1995，4134352 ，化工原理第二版（上、下冊）[M］.北京化學(xué)工業(yè)出版社，20083 侯引平. 中小型合成氨裝置的變換工藝[D]. 天津: 天津大學(xué)學(xué)士論文. 20054 涂偉萍，陳佩珍，化學(xué)工業(yè)出版社20015 王師祥,[M］.化學(xué)工業(yè)出版社，1999，45506 陳五平. 合成氨工藝學(xué)[M]. 北京化學(xué)工業(yè)出版社, 1996: 131167.