【正文】 K Cp(H2O)= kJ/kmol?K 平均熱容為 （3）假設(shè)熱損失 Q3= kJ。由Q1=Q2+Q3 △t=25 ℃計算溫度與出口溫度一致，故不需要重復(fù)計算。 平衡溫距校核查得當(dāng)時，T= ℃，= ℃與所取溫距相近，故不需要重復(fù)計算。 第二變換爐第二段催化劑床層平衡曲線計算入此段催化劑床層汽/。根據(jù)入此段催化劑床層的氣體組成，計算各溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率，結(jié)果如表214。表214 CO在第二變換爐第二段催化劑平衡轉(zhuǎn)換率Table 214 The equilibrium conversion rate of CO in the second paragraph of the second shift converterT，℃160180200220240260280KpXp，%由表中數(shù)據(jù)作圖即可求得平衡曲線，見圖23。 CO在第二變換爐第二段催化劑層最適宜變換溫度最適宜溫度可由式（23）計算，查文獻[1]知型B302Q催化劑的E1=43340 kJ，在平均溫度187 ℃時，則有由式（23）代入數(shù)據(jù)可計算出最適宜溫度，其結(jié)果見表215。表215 CO在第二段變換爐第二段催化劑最適宜轉(zhuǎn)化溫度Table 210 The optimal temperature for CO in the second stage of the second shift converterXp，%Te，KTm，Ktm，℃由以上數(shù)據(jù)作圖即可求得最適宜溫度曲線，見圖23。 CO在第二變換爐第二段催化劑層變換反應(yīng)操作線由二段催化劑變換率及熱平衡計算結(jié)果可知此段入口氣體溫度 175 ℃出口氣體溫度 200 ℃入口變換率 %出口變換率 %（總變換率99%）由以上數(shù)據(jù)即可作出此段催化劑床層的操作線，見圖23。圖23 第二變換爐第一段平衡曲線、最適宜溫度曲線、操作線Fig23 The equilibrium temperature curve, optimal temperature curve and operating line for the second stage of the second shift converter 煤氣換熱器熱量衡算（1）已知條件進設(shè)備半水煤氣量（干）： kmol 進設(shè)備變換氣量： kmol出設(shè)備半水煤氣量（濕）： kmol 出設(shè)備變換氣量： kmol進設(shè)備半水煤氣溫度：t出設(shè)備半水煤氣溫度：200 ℃進設(shè)備變換氣溫度：360 ℃出設(shè)備變換氣溫度：200 ℃（2） 熱量衡算半水煤氣帶入熱Q1：設(shè)半水煤氣進口溫度為187 ℃，查184 ℃， MPa下半水煤氣各組分的比熱容并求出平均比熱容Cp(m)= kJ/kmol?K。過熱蒸汽帶入熱Q2：查文獻[3]可知在260 ℃， MPa下水蒸汽的焓為2902 kJ/kg，故半水煤氣帶出熱Q3：在200℃，(m)= kJ/kmol?K。 出設(shè)備變換氣帶走熱量Q4：200℃時，變換氣的平均比熱容為Cp(m)= kJ/kmol?K。 設(shè)熱損失 Q5=106 kJ由熱量衡算知 代入數(shù)據(jù)計算可得 t= ℃與所設(shè)溫度相近，故不需要重復(fù)計算。即入設(shè)備半水煤氣溫度為187 ℃。 變換氣換熱器熱量衡算根據(jù)前面的計算，進出變換氣換熱器的物料參數(shù)為進出設(shè)備變換氣量（濕）： kmol 進設(shè)備變換氣溫度：200 ℃進出設(shè)備半水煤氣量（干）： kmol 出設(shè)備變換氣溫度：155 ℃出設(shè)備半水煤氣溫度：187 ℃但進設(shè)備半水煤氣溫度還未知，設(shè)為t。（1）變換氣帶入熱Q1在200 ℃、 MPa下，查文獻[1] kJ/kmol?K。kJ（2）半水煤氣帶入熱Q2設(shè)進設(shè)備半水煤氣溫度為125 ℃、 MPa下，查文獻[1] kJ/kmol?K。（1）變換氣帶出熱在155 ℃、 MPa下，查文獻[1] kJ/kmol?K。（2）半水煤氣帶出熱在187 ℃、 MPa下，查文獻[1] kJ/kmol?K。設(shè) Q5=106 kJ由 可得 t= ℃與假設(shè)溫度相近,故不需計算。即進設(shè)備半水煤氣溫度為125 ℃。第三章 主要設(shè)備計算 第一變換爐的計算已知條件：平均操作壓力： MPa 一段氣體進口溫度：200 ℃一段氣體出口溫度：360 ℃ 一段氣體進口流量（干）： Nm3一段氣體出口流量： Nm3 一段出口CO含量：一段入口汽氣比R： 催化劑型號：B302Q進此段催化劑氣體成分（濕）見表31：表31 進一變換爐濕半水煤氣組成Table22 The position of the wet semiwater gas into the first shift converter組分CO2COH2CH4O2H2ON2合計%100Nm3105404kmol 催化劑用量計算根據(jù)B302Q催化劑宏觀動力學(xué)方程得 （31）式中，——各組分濕基摩爾分率R——通用氣體常數(shù)， kJ/（molK）T——氣體溫度，KKp——CO反應(yīng)平衡常數(shù)γ——CO反應(yīng)速度，mol/h4770——反應(yīng)速率常數(shù)16040——反應(yīng)活化能，J/mol則由上式可推出: （32）式中，V0—氣體的體積，Nm3T—平均溫度， K查文獻[1]得CO的平衡常數(shù)Kp=，將以上數(shù)據(jù)代入式（32）：積分并解之得 w=考慮到一段催化劑床層操作條件較惡劣，油污、雜質(zhì)較多， 催化劑床層阻力計算變換爐設(shè)計應(yīng)考慮催化劑床層的阻力降，阻力降與設(shè)備直徑及催化劑床層高度有關(guān)，這里要求低變催化劑的床層阻力 kPa。取催化劑的床層直徑 （33）計算 （33）式中：——變換氣通過催化劑床層的壓力降，MPaf ——摩擦系數(shù)，G ——變換氣質(zhì)量流率，kg/m2h——氣體的重度，kg/m3L——催化劑床層高度，m——催化劑顆粒直徑，m——催化劑床層直徑，mB302Q型催化劑為球型催化劑，其粒度為35 mm，取其值為4 mm，則有由公式，代入數(shù)據(jù)可得氣體平均分子量M=，則在此操作條件下氣體的密度kg/m2h氣體質(zhì)量流速kg/m2h催化劑床層高度由以上數(shù)據(jù)得催化劑床層壓降為Mpa 由以上結(jié)果可知 kPa，符合要求， m 第二變換爐的計算 第二變換爐第一段催化劑用量計算已知條件變換氣進口溫度 230 ℃ 變換氣出口溫度 280 ℃操作壓力 MPa 進口變換氣流量 進此段變換氣氣體組成見表32。表32入第二變換爐第一段變換氣組成Table32position of the shift gas inlet the first paragraph of the second shift converter組分H2COCO2CH4N2H2O合計%100Nm3kmol由已知條件可知道此操作狀態(tài)下的平均溫度為255 ℃，查文獻[1]得此溫度下的Kp=，根據(jù)B302Q型催化劑動力學(xué)方程（31），代入數(shù)據(jù)積分并解之得：w=故可知道實際催化劑用量為w實= m3。 第二變換爐第二段催化劑用量計算已知條件變換氣進口溫度 175 ℃ 變換氣出口溫度 200 ℃平均操作壓力 MPa 變換氣流量 Nm3進此段催化劑氣體組成見表33：表33入第二變換爐第二段催化劑層變換氣組成Table211 The position of the shift gas inlet the second paragraph of the second shift converter組分H2COCO2CH4N2H2O合計%100Nm3kmol由已知條件可知此操作狀態(tài)下的平均溫度為187 ℃，查文獻[1]知道此溫度下的Kp=，根據(jù)B302Q型催化劑動力學(xué)方程，代入數(shù)據(jù)積分并解之得：w= 故可知道實際催化劑用量為w實= 。 第二變換爐催化劑床層阻力的計算變換爐設(shè)計應(yīng)考慮催化劑床層的阻力降，阻力降與設(shè)備直徑及催化劑床層高度有關(guān)，這里要求低變催化劑的床層阻力 KPa。取催化劑的床層直徑Dt4，催化劑床層的阻力降由公式下式（33）計算B302Q型催化劑的粒度為φ35mm，取其平均值為φ 4 mm，即dp= m，由公式:代入數(shù)據(jù)可求得E=。（1）第二變換爐第一段催化劑床層阻力計算進一段催化劑床層氣體的平均分子量M=，則一段氣體在操作條件下，計算如下。氣體的密度氣體質(zhì)量流速kg/m2h催化劑層高度L= m則第一變換爐第二段催化劑層阻力降為：Mpa（2）第二變換爐第二段催化劑層阻力降計算進二段催化床層的氣體平均分子量為M=，則二段氣體在操作條件下，計算如下。氣體的密度氣體質(zhì)量流速催化劑層高度則第二變換爐第二段催化劑層阻力降為：由以上可以知道第二變換爐催化劑層總的阻力降為由上面計算可以知道總壓力降 kPa， m可用。 煤氣換熱器的計算計算條件半水煤氣平均壓力 MPa 半水煤氣流量 kmol半水煤氣進口溫度 187 ℃ 半水煤氣出口溫度 200 ℃濕半水煤氣平均分子量 濕半水煤氣組成見表34。表34入第一變換爐濕半水煤氣組成Table22 The position of the wet semiwater gas into the first shift converter組分CO2COH2CH4O2H2ON2合計%100Nm3105404