【正文】 （7）由（7）式得 nco+nH2=則 nco =（+）nH2化簡(jiǎn)得 nco=+ nH2 （8）將（7）（8）代入（1）式得=+ nH2+ nCO2+（++ nH2）化簡(jiǎn)得 nCO2=+ （9）將（7）代入（2）得 n′H2O= nH2+ （10）將（8）（9）（10）代入（3）得 y= nH2 （11）將上式分別代入（8）（9）（10）得nco=+（ nH2） nH2化簡(jiǎn)得 nco= nH2 （12）nCO2= （13）n′H2O= nH2+（ nH2）化簡(jiǎn)得 n′H2O= （14）nH2O=+ n′H2O=+（ nH2） nH2+化簡(jiǎn)得 nH2O= nH2 （15）將（12）（13）（14）（15）代入（5）式得化簡(jiǎn)得 +=0解之得nH2= kmol／hnco= kmol／hnCO2= kmol／hnH2O= kmol／hy=故二段爐入口空氣組成如下表：組 分mol（干）％kmol/hkg/hN278O221Ar1合計(jì)100補(bǔ)加的水蒸氣量為 Q== kmol/h二段爐出口總干氣為V=++nH2= kmol/h 殘余甲烷含量為nCH4=％= kmol/h轉(zhuǎn)化掉的水量nH2O== kmol/h二段轉(zhuǎn)化爐出口氣組成如下表：組 分mol（干）％kmol/hkg/hCOCO2H2CH431．2439499．9N2Ar干氣H2O合計(jì)B. 二段轉(zhuǎn)化爐平衡溫距的計(jì)算二段爐出口處絕對(duì)壓強(qiáng) P=+= Mpa則 kpCH4 === =查[2]，對(duì)應(yīng)溫度 t=℃則平衡溫距 △t==℃C. 二段轉(zhuǎn)化爐理論氫空速的計(jì)算以1atm、60℉（℃）為計(jì)算基準(zhǔn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化爐內(nèi)觸媒裝填量V′ SVH2=代值得SVH2 == h1該流程設(shè)計(jì)參考值為3500 h1 。 轉(zhuǎn)化段熱量衡算 一段爐輻射段熱量衡算計(jì)算數(shù)據(jù)依據(jù)：入反應(yīng)管溫度：510℃入反應(yīng)管壓力： 出上升管溫度：850℃出上升管壓力：入一段轉(zhuǎn)化爐爐芯燃料氣溫度為：105℃ 輻射段出口煙氣溫度為：252℃熱量衡算以統(tǒng)一基準(zhǔn)焓為計(jì)算基準(zhǔn)，數(shù)據(jù)查自[10]；同時(shí)，以1atm、25℃為計(jì)算基準(zhǔn)1kcal=。a、 轉(zhuǎn)化管熱負(fù)荷計(jì)算轉(zhuǎn)化管入口統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（510℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hCH4106C2H610764106C3H8106C4H10106C5H128．9600106N2106H2106Ar0．2000106干氣106H2O106合計(jì)106轉(zhuǎn)化管出口氣統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（822℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH4106N2106Ar106干氣106H2O106合計(jì)106故一段爐轉(zhuǎn)化管的熱負(fù)荷Q1為：△H= H2 H1 = 106 （106）=106 kJ／hQ1 =△H=106 kJ／h一段爐上升管氣統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（850℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH4106N2106Ar106干氣106H2O106合計(jì)106故上升管的熱負(fù)荷Q2為：Q2= H3 H2 =106 kJ／h輻射段總熱負(fù)荷Q為：Q= Q2 + Q1 =106 +106 =106 kJ／hb、 一段轉(zhuǎn)化爐輻射段混合燃料計(jì)算和熱量衡算計(jì)算數(shù)據(jù)依據(jù)：（1） 混合燃料氣進(jìn)入輻射段溫度為：510℃；（2） 根據(jù)[3] 燃料氣組成為：天然氣 60%，弛放氣 40%（體）。弛放氣組成如下表：組分N2H2CH4ArNH3合計(jì)yi混合燃料氣組成及低熱值如下表：組 分YiQi（低熱值）kcal／kmolYiQi kJCH4C2H6C3H8C4H10C5H12H2NH3N2O2ArCO2合計(jì)混合燃料燃燒的計(jì)算是以1kmol混合燃料氣為計(jì)算基準(zhǔn)主要燃燒反應(yīng)有：CH4+2O2=CO2+2H2OC2H6+=2CO2+3H2OC3H8+5O2=3CO2+4H2OC4H10+=4CO2+5H2OC5H12+8H2O=5CO2+6H2OH2+O2=H2ONH3+O2=N2+H2O則混合燃料氣的理論耗氧量為：組 分Yi理論耗氧量kmol燃燒產(chǎn)物 kmolCO2H20N2CH4C2H6C3H8C4H10C5H12H2NH3合計(jì)燃燒1kmol混合燃料氣的理論空氣耗量為：n理== kmol／kmol混合燃料查[3] 。故 n實(shí)== kmol／kmol混合燃料干空氣中各組分的量為nO2== kmol／kmol混合燃料nN2== kmol／kmol混合燃料nAr== kmol／kmol混合燃料查[3] 設(shè)計(jì)空氣入口溫度為30℃，相對(duì)濕度為70%。在此條件下，／cm2 則 nH2O== kmol／kmol混合燃料混合燃料氣煙氣組成：nO2=+= kmol／kmol混合燃料nN2=++= kmol／kmol混合燃料nAr =+= kmol／kmol混合燃料nH2O =+= kmol／kmol混合燃料nCO2=+= kmol／kmol混合燃料煙氣平均熱容如下表：組分niHi kcal／kmolYiCPi(0～1043℃) kcal／kmol℃CPi(0～252℃)kcal／kmol℃O27．2272CO2N2ArH2O合計(jì)CP煙氣(0～1043℃) = ++++= kcal／kmol℃= kJ／kmol℃CP煙氣(0～252℃)= ++++= kcal／kmol℃= kJ／kmol℃混合燃料氣的平均熱容如下表：組 分YiCPi(0～105℃) kcal／kmol℃YiCPi kcal／℃CH4C2H6C3H8C4H10C5H12H2NH3N2O2ArCO2合計(jì)設(shè)混合燃料氣在該段的消耗量為X kmol／h總收入熱量：Q入= Q燃燒熱+Q混燃料帶入熱+Q空氣帶入熱總支出熱量：Q出=Q熱負(fù)荷+Q煙氣帶走熱+Q熱損失由于 Q燃燒熱=XQ低熱= kJ／h Q混燃料帶入熱 =∑YiCPi（0～105℃) △tX=105X= kJ／h空氣組成平均熱容（0～30℃)如下表：組 分YiCPi(0～30℃) kcal／kmol℃YiCPikcal／℃O2N2Ar合計(jì)查[3]可得 CPH2O(0～30℃)= kcal／kmol℃Q空氣帶入熱=Q干氣帶入熱+Q水蒸氣帶入熱= CPi(0～30℃)△tX+ CPH2O(0～30℃) △tX=30X+30X= kcal／h= kJ／hQ熱負(fù)荷=106 kJ／hQ煙氣帶走熱=∑niCPi（0～1043℃) △tX=1043X= kJ／hQ熱損失 取該段總收入熱量的2%Q熱損失=2%Q入=2% = kJ／h列輻射段熱量收支平衡：∑Q入 = ∑Q出即 Q燃燒熱+Q混燃料帶入熱+Q空氣帶入熱 = Q熱負(fù)荷+Q煙氣帶走熱+Q熱損失代入數(shù)據(jù) =+106 解得 X=／h則 n天然氣== kmol／hn弛放氣== kmol／h一段爐輻射段熱量平衡表如下表：入方出方項(xiàng)目熱量 kJ／h項(xiàng)目熱量 kJ／h燃燒熱106熱負(fù)荷106混合燃料帶入熱106煙氣帶走熱106空氣帶入熱106熱損失106合計(jì)106合計(jì)106 二段爐的熱量衡算設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)依據(jù)：入口混合氣溫度：822℃入口空氣溫度：482℃出口變換氣溫度：1003℃(1)入口混合氣統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（822℃）由一段爐熱量衡算可得 H1= 106 kJ／h(2)根據(jù)二段爐物料衡算，求得空氣入二段爐統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（482℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hN2106O2106Ar106H2O106合計(jì)106(3)二段轉(zhuǎn)化爐出口統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（1003℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH4106N27329106Ar106H2O106合計(jì)106(4)由二段爐熱平衡求得熱損失為Q損= ∑H入∑H出 = (106 106 )(106)= 106 kJ／h熱損失是入口焓的%為：100%=% 換熱器101C、102C的熱量衡算設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)依據(jù)：換熱器101C出口溫度：482℃換熱器102C出口溫度：371℃a、換熱器101C的熱量衡算換熱器101C入口統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（1003℃）為：H1003℃ = 106 kJ／h