年產(chǎn)4萬噸合成氨變換工段工藝步設(shè)計方案(已改無錯字)
2023-05-26 22:08:33 本頁面
【正文】 組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量％100M3(標(biāo))koml出低變爐的干組分：組 分CO2COH2N2CH4合計含量％100M3(標(biāo))koml對出低變爐的變換氣溫度進(jìn)行估算：根據(jù)：K= （H2％CO2％）/（H2O％CO％）計算得K=查《小合成氨廠工藝與設(shè)計手冊》知當(dāng)K==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℃：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，T=476K計算變換氣中各組分的生成焓，原理與計算一段床層一樣，平均溫度為：476K,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/kgQ1=*= kJ/kg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)》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/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/103c/105CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來計算熱容：物質(zhì)abcdCH4計算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4Cp Cpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q2=**（203181）=熱損失Q3=Q1Q2== kJ根據(jù)公式XP=100％V=KPABCDq=U=KP（A+B）+（C+D）W=KP1其中A、B、C、D分別代表CO、COCO2及H2的起始濃度t160180200220240260T433453473493513533Xpt280T553Xp由于低變爐選用B302型催化劑。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/komlCO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 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=*T+103*103T3得：△H= kcal/kmol= kJ/kmolE2 =+43164= kJ/kmol6．最適宜溫度曲線由式Tm= 進(jìn)行計算最適宜溫度計算列于下表中：XpT402421440457475493t129148167184201220XpT510t237：進(jìn)廢熱鍋爐的轉(zhuǎn)化氣組份：組份CO2COH2N2CH4O2H2O合計％100M3(標(biāo))474koml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。：（1） 入熱：水的帶入熱Q1水在20℃時 Cp= kJ/（kmol.℃）Q1=X*（20+273）* =轉(zhuǎn)化氣的帶入熱Q2：轉(zhuǎn)化氣在925℃時T=1193K根據(jù)《物理化學(xué)》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來計算熱容。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/103c/105CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來計算熱容：物質(zhì)abcdCH4計算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4CpCpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q2=**（920+273）=（2）出熱：轉(zhuǎn)化氣的帶出熱：Q3=（330+273）=轉(zhuǎn)化氣在335℃時T=608K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。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/103c/105計算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4CpCpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q3=**（330+273）=水的帶出熱Q4:水在335℃，T=603K時的熱容為：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=： （）247。= 主換熱器的物料與熱量的計算：進(jìn)出設(shè)備的變換氣的量：進(jìn)出設(shè)備的水的量：Xkoml物料的量在設(shè)備中無變化。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。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/103c/105CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來計算熱容：物質(zhì)abcdCH4計算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4CpCpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q1=**（365+273）=水的帶入熱Q2:水在20℃時Cp= kJ/（kmol.℃）Q2=X*(20+273)*=*X出熱：變換氣在出口溫度為250℃，T=523K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。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/103c/105CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來計算熱容：物質(zhì)abcdCH4計算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4CpCpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q3=*523*=水的帶出熱Q4:水在90℃時Cp= kJ/（kmol.℃）Q4=X**(90+273)=*X熱損失Q5:根據(jù)熱量平衡：*（Q1+Q2）=Q3+Q4X= 調(diào)溫水加熱器的物料與熱量計算：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T=454K時根據(jù)《物理化學(xué)》知CO, H2, H2O, CO2, N
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