年产五万吨合成氨变换工段工艺初步

一、设计 论文）的要求：1说明书包括前言，合成氨变换工段工序原理，工艺条件及工艺流程 确定，以及主要设备的选择说明，对本设计的评述。2、计算部分包括物料衡算，热量衡算，有效能利用率计算，主要设备计 算。3、 图纸带控制点的工艺流程图。二、设计 论文）的原始数据：天然气成分：以鸿化厂的实际工作数据为依据来进行。年工作日330天,其余数据自定。三、参考资料及说明：化工工艺设计手册 上、下册）、氮肥工艺设计手册理化数据、化肥 企业产品能平衡、小合成氨厂工艺技术与设计手册、合成氨工 学、化工制图、化工原理、化学项目、化工设计概 论以及关于氮肥的其他相关杂志。目录1. 前言 42. 工艺原理 43. 工艺条件 54. 工艺流程的确定 65. 主要设备的选择说明 66. 对本设计的综述 6第一章变换工段物料及热量衡算8第一节 中变物料及热量衡算 81 确定转化气组成 82. 水汽比的确定 83. 中变炉一段催化床层的物料彳衡算 94. 中变炉一段催化床层的热量 彳衡算5 中变炉催化剂平衡曲线 136.最佳温度曲线的计算 147 操作线计算158.中间冷淋过程的物料和热量计算 169 中变炉二段催化床层的物料衡算 1710.中变炉二段催化床层的热量衡算 18第二节 低变炉的物料与热量计算 19第三节废热锅炉的热量和物料计算 24第四节 主换热器的物料与热量的计算 26第五节 调温水加热器的物料与热量计算 28第二章 设备的计算 291. 低温变换炉计算 292. 中变废热锅炉 31参考文献及致谢 35氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。合成氨生产经过 多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。合成氨的生产主要分 为：原料气的制取；原料气的净化与合成。粗原料气中常含有大量的C,因为CO是合成氨催化剂的毒物，所以必须进行净化处理，通常，先经过CO变换反应，使其转化为易于清除的 CO和氨合成所需要的 H。因此，CO变换既是原料 气的净化过程，又是原料气造气的继续。最后，少量的CO用液氨洗涤法，或是低温变换串联甲烷化法加以脱除。变换工段是指CC与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的过程。在合成氨工 艺流程中起着非常重要的作用。目前，变换工段主要采用中变串低变的工艺流程，这是从 80年代中期发展 起来的。所谓中变串低变流程，就是在 B107等Fe-Cr系催化剂之后串入Co-Mo 系宽温变换催化剂。在中变串低变流程中，因为宽变催化剂的串入，操作条件发生了较大的变化。一方面入炉的蒸汽比有了较大幅度的降低；另一方面变换气中的CC含量也大幅度降低。因为中变后串了宽变催化剂，使操作系统的操作弹性大大增加，使变换系统便于操作，也大幅度降低了能耗。工艺原理：一氧化碳变换反应式为：CC+H2C=CC2+H2+Q （1-1CC+H2= C+H2C （1-2其中反应 1）是主反应，反应 2）是副反应，为了控制反应向生成目的产 物的方向进行，工业上采用对式反应 11）具有良好选择性催化剂，进而抑制 其它副反应的发生。一氧化碳与水蒸气的反应是一个可逆的放热反应，反应热是温度的函数。 变换过程中还包括下列反应式：H2+C2=H2C+Q工艺条件1. 压力：压力对变换反应的平衡几乎没有影响。但是提高压力将使析炭和生成 甲烷等副反应易于进行。单就平衡而言，加压并无好处。但从动力学角 度，加压可提高反应速率。从能量消耗上看，加压也是有利。因为干原料 气摩尔数小于干变换气的摩尔数，所以，先压缩原料气后再进行变换的能 耗，比常压变换再进行压缩的能耗底。具体操作压力的数值，应根据中小 型氨厂的特点，特别是工艺蒸汽的压力及压缩机投各段压力的合理配置而定。一般小型氨厂操作压力为 0.7-1.2MPa,中型氨厂为1.21.8Mpa。本设计的原料气由小型合成氨厂天然气蒸汽转化而来，故压力可取 1.7MPa.1.温度： 变化反应是可逆放热反应。从反应动力学的角度来看，温度升高，反应速率 常数增大对反应速率有利，但平衡常数随温度的升高而变小，即CC平衡含量增大，反应推动力变小，对反应速率不利，可见温度对两者的影响是 相反的。因而存在着最佳反应温对一定催化剂及气相组成，从动力学角度推导的计算式为TeTm=1RTe in E2E2 E1E1式中Tm Te分别为最佳反应温度及平衡温度，最佳反应温度随系统组成 和催化剂的不同而变化。1. 汽气比:水蒸汽比例一般指 HHO/CO比值或水蒸汽/干原料气.改变水蒸汽比例 是工业变换反应中最主要的调节手段。增加水蒸汽用量，提高了CO的平衡变换率，从而有利于降低 CO残余含量，加速变换反应的进行。因为过 量水蒸汽的存在，保证催化剂中活性组分FesQ的稳定而不被还原，并使析炭及生成甲烷等副反应不易发生。但是，水蒸气用量是变换过程中最主 要消耗指标，尽量减少其用量对过程的经济性具有重要的意义，蒸汽比例 如果过高，将造成催化剂床层阻力增加；CO停留时间缩短，余热回收设备附和加重等，所以，中 高）变换时适宜的水蒸气比例一般为： HQ/CO=3- 5,经反应后，中变气中 HO/CO可达15以上，不必再添加蒸汽 即可满足低温变换的要求。工艺流程确定目前的变化工艺有：中温变换，中串低，全低及中低低4种工艺。本设计参考四川省自贡市鸿鹤化工厂的生产工艺，选用中串低工艺。转化气从 转化炉进入废热锅炉，在废热锅炉中变换气从920E降到330C，在废热锅炉出口加入水蒸汽使汽气比达到 3到5之间，以后再进入中变炉将转 换气中一氧化碳含量降到3%以下。再通过换热器将转换气的温度降到180C左右，进入低变炉将转换气中一氧化碳含量降到0.3%以下，再进入甲烷化工段。主要设备的选择说明中低变串联流程中，主要设备有中变炉、低变炉、废热锅炉、换热器等。低变炉选用C6型催化剂，计算得低变催化剂实际用量10.59m3。以上设备的选择主要是依据所给定的合成氨系统的生产能力、原料气中碳氧化物的含量以及变换气中所要求的 CO浓度。对本设计评述 天然气变换工段工序是合成氨生产中的第一步，也是较为关键的一步，因 为能否正常生产出合格的压缩气，是后面的所有工序正常运转的前提条 件。因此，必须控制一定的工艺条件，使转化气的组成，满足的工艺生产 的要求。在本设计中，根据已知的天然气组成，操作条件，采用了中变串低变的工 艺流程路线。首先对中，低变进行了物料和热量衡算，在计算的基础上， 根据计算结果对主要设备选型，最终完成了本设计的宗旨。设计中一共有 中温废热锅炉，中变炉，主换热器，调温水换热器，低变炉几个主要设 备。因为天然气变换工段工序是成熟工艺，参考文献资料较多，在本设计 中，主要参考了小合成氨厂工艺技术与设计手册和合成氨工艺学 这两本书。因为时间有限，设计可能不完善，请各位老师指出。谢谢！第一章变换工段物料及热量衡算第一节中温变换物料衡算及热量衡算1确定转化气组成：已知条件中变炉进口气体组成组分CO2COH2N2CH402合计%9.611.4255.7122.560.380.33100计算基准：1吨氨计算生产 1吨氨需要的变化气量：1000/17）X 22.4/V2X 22.56） =2920.313M （标因为在生产过程中物量可能回有消耗，因此变化气量取2962.5 M3（标年产5万吨合成氨生产能力：日生产量：50000/330=151.52T/d=6.31T/h要求出中变炉的变换气干组分中 CO%小于2%进中变炉的变换气干组分：组分CO2COH2N2O2CH4合计含量，9.611.4255.7122.560.330.381003 r563.82750.1113.P 18.76493M （标474668916.2937.5假设入中变炉气体温度为335摄氏度，取出炉与入炉的温差为 30摄氏度，则出炉温度为365摄氏度。进中变炉干气压力 P中=1.75Mpa.2 水汽比的确定：考虑到是天然气蒸汽转化来的原料气，所以取H2O/CO=3.5故 V水）=1973.52m3（标 n（水=88.1kmol因此进中变炉的变换气湿组分：组分CQCOHN2O2CHHO合计含量6.868.1639.816.120.240.2728.56100M（标474563.862750.681113.916.2918.7631973.526911.02koml21.1625.172122.79849.730.7270.83888.1308.53中变炉CO的实际变换率的求取：假定湿转化气为100mol，其中CO基含量为8.16 %，要求变换气中CO含量为2%,故根据变换反应：CO+H= f+CO,则CO的实际变换率为：Y -Y *X % 二X 100=74%Ya （1 + 丫）式中Ya、Ya分别为原料及变换气中CO的摩尔分率 湿基）则反应掉的CO的量为：8.16 X 74% =6.04则反应后的各组分的量分别为：F2O% =28.56 % -6.04 % +0.48 % =23%CC% =8.16 % -6.04 % =2.12 % =39.8 % +6.04 % -0.48 % =45.36 %CO% =6.86 % +6.04 % =12.9 %中变炉出口的平衡常数：K= H2%X CO%） /H2O%X CO%） =12查小合成氨厂工艺技术与设计手册可知K=12时温度为397C中变的平均温距为 397E -365 C =32E中变的平均温距合理，故取的 HO/CO可用。3.中变炉一段催化床层的物料衡算假设CO在一段催化床层的实际变换率为 60%。因为进中变炉一段催化床层的变换气湿组分：组分CQCOHNbO2CHHO合计含 量,%6.868.1639.816.120.240.2728.56100M（标474563.862750.681113.916.2918.7631973.526911.02koml21.1625.172122.79849.730.7270.83888.1308.53假使O2与H2完全反应，O2完全反应掉 故在一段催化床层反应掉的CO的量为:60%X 563.86=338.318M3（标=15.1koml出一段催化床层的CO的量为：563.86-338.318=225.545 M 3（标=10.069koml故在一段催化床层反应后剩余的 H的量为：2750.68+338.318-2 X 16.29=3056.41 M 3（标=136.447koml故在一段催化床层反应后剩余的 CO的量为：3474+338.318=812.318 M （标=36.26koml出中变炉一段催化床层的变换气干组分：组分CQCOHN2CH含量15.5443.158.4721.130.35100M（标812.318225.5453056.411113.918.765226.94koml36.2610.069136.44749.730.838233.35剩余的H0的量为：1973.52-338.318+2 X 16.29=1667.79M3（标=74.45koml所以出中变炉一段催化床层的变换气湿组分：组分CQCOH2N2CHHO合计含量11.783.2744.3316.160.2724.19100Mf（标 812.318225.5453056.411113.918.761667.796894.73koml36.2610.069136.44749.730.83874.45307.8对出中变炉一段催化床层的变换气的温度进行计算：已知出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量 %）:组分COCOH2CHHO合计含量11.783.2744.3316.160.2724.19100M（标812.318225.5453056.411113.918.761667.796894.73koml36.2610.069136.44749.730.83874.45307.8对出变炉一段催化床层的变换气温度进行估算：根据：K=（H2%x CO% /H2O%X CO 计算得 K=6.6查小合成氨厂工艺技术与设计手册知当K=6.6时t=445 C设平均温距为30C，则出变炉一段催化床层的变换气温度为：445C -30 C =415C4 中变炉一段催化床层的热量衡算以知条件：进中变炉温度：335 C出变炉一段催化床层的变换气温度为：415C反应放热Q:在变化气中含有 CO HO, O2, H这4种物质会发生以下2种反应：CO +h2O=C3H1-1）Q+ 2H2= 2 H2O1-2）这2个反应都是放热反应。为简化计算，拟采用统一基准焓 ； H298该气体在 25 C下的标准生成热，kcal/kmol（4.1868kJ/kmol ；T绝对温度，K;Cp 一 一气体的等压比热容，kcal/vkmol. C ） 4.1868kJ/kmol. C）气体等压比热容与温度的关系有以下经验式：23Cp=A+A X T+AXT +AXT +式中凡、A、A、A气体的特性常数将式代入式积分可得统一基准焓的计算通式：Ht=ao+a XT+aXT2+a3XT3+a4XT4式中常数a。、a、a2、a3、a4与气体特性常数及标准生成热的关系为：a i=A）,a2=Ai/2,a3=A/4,a4=A/4ac=H0298-298.16ai-298.162X a2- 298.163X a3-298.164X a4采用气体的统一基准焓进行热量平衡计算，不必考虑系统中反应如何进 行，步骤有多少，只要计算出过程始态和末态焓差，即得出该过程的总热效 果。 H=E ni X Hi）始一 刀ni X Hi）末式中H过程热效应，其值为正数时为放热，为负数时系统为吸热，kcal ； 4.1868kJ ）。Hi 始态温度下或末态温度下；I 气体的统一基准焓，kcal/kmol , 4.1868kJ/kmol )现将有关气体的计算常数列于下表中气体统一基准焓 通式)常数表分子式a。a 1a2a 3a4021.90318 X10 35.802982.15675 x10 3-7.40499 x10 71.08808 x10 10H2-2.11244 X10 37.20974-5.5584 x 10 44.8459 x 10 -8.18957 x 10 H20-6.0036 x 107.110921.2932 x 101.28506 x 10-5.78039 x 10N2-1.97673 x 1036.459035.18164 x 1042.03296 x 10 7-7.65632 x 10CO-2.83637 x 106.266278.98694 x 10 “5.04519 x 109-4.14272 x 10C02-96377.888676.39635.05 x 106-1.135 x 100.00计算Q的基准焓：根据基准焓的计算通式：Ht=a+ai x T+a2XT2+a3XT3+a4X T4在 415C 时 T=415+273=683K查表可得变换气的各个组分的基准焓列于下表：组分02H2H20COC02Htvkcal/kmol )6699.7422724.221-54502.665-23634.754-89956.67833HtvkJ/kmol )28050.41211405.77-228191.759-98953.987-376630.6208放热： CO +H 20=C3H 始- 刀 Hi)末=-376630.6208+11405.77+98953.987+228191.759=-38079.10484kJ/komlQ1=15.1x -38079.10484 ) =-575121.414kJQ + 2H 2= 2 H 202)Q2=A H2=E ni x Hi)始=891111.78kJ假设热损失Q4根据热量平衡的：Q= Q3 +Q4Q4=52934.965 kJ5中变炉催化剂平衡曲线根据 ”O/CO=3.5,与公式 Xp=U q X 100%2AWV=KAB-CDq= U2 -4WVU=KA+B +60016003693.2600P18003691.770016003919.770018003918.5冷淋水要升温到353E，所以设在353C,615K,1750kp时的焓值为h对温度进行内查法：1600kpa时(626-600 /(h-3693.2=(700-626/(3919.7-h h=3752.09 kJ/kg1800kpa时(626-600/(h-3691.7=(700-626/(3918.5-h h=3750.668 kJ/kg对压力用内差法得353E, 615K, 1750Kp时的焓值h为:(1750-1600/(h-3752.09=(1800-1750/(3750.668-hh=3751.0235 kJ/kgQ1= X（ 3813.244875-83.96变换气吸热Q2根据表5-1.2和表5-1.3的计算方法得:物质COCOHONNCHcp3148.229.637.230.756.1所以 Cpm=EYi*Cp =33.92kJ/取热损失为0.04 Q2根据热量平衡：0.96 Q2= X(3751.0235-83.96X=169.46kg=9.415koml=210.88 M 3(标 所以进二段催化床层的变换气组分：水的量为：210.88+1667.79=1878.67 M 3(标组分COCO2CHHO合计含 量11.4323.1743.0115.680.2626.44100M（标812.318225.5453056.4131113.918.761878.677105.61koml36.26510.068136.4549.730.83883.87317.229 中变炉二段催化床层的物料衡算：设中变炉二段催化床层的转化率为0.74 在中变炉二段催化床层的转化的 CO的量为：225.545-=3.52koml出中变炉二段催化床层的 CO的量为：225.545-78.94=146.605 M 3（标故在二段催化床层反应后剩余的 CO的量为：812.318+78.94=891.26M3（标 故在二段催化床层反应后剩余的 H2的量为：3056.413+78.94=3135.353M3（标 故在二段催化床层反应后剩余的 H2O的量为：31878.67-78.94=1799.73M （标所以出中变炉的湿组分：组分COCOCHO合计含 量12.542.0644.12515.670.2625.33100M（标891.26146.6053135.3531113.918.761799.737105.6koml39.7886.545139.97149.730.83880.345317.22对出变炉一段催化床层的变换气温度进行估算：根据：K= H2%x CO%） /H2O%X CC）计算得K=10.6查小合成氨厂工艺技术与设计手册知当 K=10.6时t=409 C设平均温距为48C，则出变炉一段催化床层的变换气温度为：409 C -44 C =365C10.中变炉二段催化床层的热量衡算：以知条件：进变炉二段催化床层的变换气温度为：353 C出变炉二段催化床层的变换气温度为：365 C变换气反应放热Q1：计算变换气中各组分的生成焓，原理与计算一段床层一样，平均温度为：632K,计算结果如下：组分H2H2OCOCO2Htkcal/kmol)2373.4-54949.05-24005.565-90536.421HtkJ/kmol)9936.95-230060.69-100506.5-379057.89放热： CO +H2O=C2+I4 1 ) H1=EHi)始EHi) 末 =-38553.74846kJ/kgQ1=3.52*38553.74846=135580.683kJ/kg气体吸热Q2根据物理化学知 CO, H2,H2O, C02, N2，可用公式：Cp=a+b+CT-2来计算热容。热容的单位为kJ/vkmol. C)表 5-1.2物质COH2H2OCO2N2a28.4127.283044.1427.87b/10-34.13.2610.719.044.27c/10-5-0.460.5020.33-8.53CH可用公式Cp=a+b+cT+df来计算热容:物质abcdCH417.4560.461.17-7.2计算结果:组分COH2CO2H2ON2CH4Cp:28.5629.2547.336.7830.3153.72CpmYi*Cp=33.61KJ/kmol. C)Q2=33.61*317.22*891.26146.6053135.3531113.918.761799.737105.6koml39.7886.545139.97149.730.83880.345317.22进低变炉的干组分:组分COCON2CH合计含量16.792.7659.0920.990.35100M(标891.26146.6053135.3531113.918.765305.91koml39.7886.545139.97149.720.838236.872 低变炉的物料衡算：要将降到0.2 % 湿基）以下，贝U CO的实际变换率为：Y -Y X % 二X 100=90.11 %Ya （1 +Ya J3则反应掉的 CO的量为:146.605 X 90.11 % =132.11 M （标 =5.898 koml出低温变换炉 CO的量：146.605-132.1 仁14.495 M （标=0.64722koml 出低温变换炉 H2 的量：3135.353+132.11=3267.463 M （标=145.869 koml 出低温变换炉 H2O的量：1799.73-132.1 仁1667.62 M 3（标=74.45koml 出低温变换炉 CO2的量: 891.26 +132.1 仁1023.37 M 3（标=45.68koml 出低变炉的湿组分：组分COCOH2N2CHHO合计含量14.40.245.9815.680.2623.47100M(标1023.3714.4953267.4631113.918.761667.627105.62koml45.680.64722145.86949.720.83874.45317.22出低变炉的干组分:组分COCOpHTN2CH合计|含量18.820.2760.0820.480.35100M(标1023.3714.4953267.4631113.918.765437.99koml45.680.64722145.86949.720.838242.767对出低变炉的变换气温度进行估算：根据：K= H2%x CO%) /H2O%X CO%)计算得K=141.05查小合成氨厂工艺与设计手册知当 K=141.05时t=223 C设平均温距为20E，则出变炉一段催化床层的变换气温度为：t=223-20=203C3 低变炉的热量衡算：以知条件：进低变炉催化床层的变换气温度为：181C出低变炉催化床层的变换气温度为：203 C变换气反应放热Q1:在 203 C 时，T=476K476K,计算变换气中各组分的生成焓，原理与计算一段床层一样，平均温度为:计算结果如下：组分H2H2OCOCO2Htkcal/kmol )1241.516-56347.304-25178.916 :-92311.594HtkJ/kmol )5197.9772359149.084105419.084-386490.181放热： CO +H 2O=C2+H 1) HU Hi)始E Hi )末 =-39958.286kJ/kgQ1=5.898*39958.286=235687.29kJ/kg气体吸热Q2气体吸热时的平均温度：181+203)/2=191.5 C, T=464.5K根据物理化学知 CO, H2,H2O, CO2, N2，可用公式：Cp=a+b+CT-2来计算热 容。热容的单位为kJ/vkmol. C)表 5-1.2物质COH2H2OCO2N2a28.4127.283044.1427.87b/10-34.13.2610.719.044.27c/10-5-0.460.5020.33-8.53CH可用公式Cp=a+b+cT+dT来计算热容:表 5-1.3物质abcdCH417.4560.461.17-7.2计算结果:组分COCOH2ONCHCp：30.129.0344.3935.13:29.8545.05Cpm Yi*Cp=32.86kJ/kmol. C)Q2=33.61*317.22*203-181 ) =230669.84kJ热损失 Q3=Q1-Q2=235687.29-230669.84=5017.45 kJ4 低变炉催化剂平衡曲线根据公式Xp=U q X 100%2AWV=K pAB-CDq=、U2 -4WVU=KpA+B ) +对于CO变换反应r=1，则E2=(- H + E1 H为反应热，取其平均温度下的值，即：181+203) /2=192 C, T=465KCO的反应式为：CO +HO=C0H反应热是温度的函数，不同温度下的反应热可以用以下公式计算： H=-1000-0.291*T+2.845 X 10-3*T2-0.97.3 X 10-3T3得：AH =-9422.62 kcal/kmol=-39450.653 kJ/kmolE2 =39450.653+43164=82614.653 kJ/kmol6.最适宜温度曲线由式Tm=e进行计算X率 化 转温度C)T最适宜温度曲线E2 Ei Ei最适宜温度计算列于下表中:Xp0.97690.96230.93890.91210.87320.8229T :402421440457475493t1129148167184201220Xp0.76T510t237将以上数据作图即得最适宜温度曲线如下图:第二节.废热锅炉的热量和物料计算1 .已知条件：进废热锅炉的转化气组份:组份CO2COH2N2CH4O2H2O合计%7.548.9743.7617.720.290.2621.7100M(标474563.872750.681113.918.7616.291364.556285.75koml21.16125.173122.79849.730.8380.72860.917280.614进废热锅炉的温度为：925 C 出废热锅炉的温度为：335 C 进出设备的水温：20 C出设备的水温：335C进出设备的转化气湿): 168.3koml进出设备的水量：X koml物量在设备里无物量的变化。2. 热量计算：(1)入热：水的带入热Q水在 20C 时 Cp=33.52 kJ/vkmol. C)Q=X*20+273 *33.52=9821.36X转化气的带入热Q2转化气在925C时T=1193K根据物理化学知CO,甩,比0, CO2, N 2 ,可用公式：Cp=a+b+cT来计算热容。热容的单位为kJ/vkmol. C)表 5-1.2物质COH2H2OCO2N2a28.4127.283044.1427.87b/10-34.13.2610.719.044.27c/10-5-0.460.5020.33-8.53CH可用公式Cp=a+b+cT+d来计算热容:表 5-1.3物质abcdCH417.4560.461.17-7.2计算结果:组分COH2CO2H2ON2CH4CpP 33.2731.2 54.3342.8p 32.9678.94CpmYi*Cp=36.4kJ/kmol. C)Q=36.4*280.62*920+273 ) =12185577.7kJ2)出热：转化气的带出热：Q=32.66 X 280.62 X 330+273 =5526711.3KJ 转化气在335C时T=608K根据物理化学知 CO, H2H2O, CC2, N 2 ,可用公式：Cp=a+b+cT来计算热 容。热容的单位为kJ/vkmol. C)表 5-1.2物质COH2H2OCO2N2a28.4127.283044.1427.87b/10-34.13.2610.719.044.27c/10-5-0.460.5020.33-8.53计算结果:组分COH2COH.OCHCp30.7629.3847.2536.5530.4452.73CpmY*Cp=32.66kJ/kmol. C)Q=32.66*280.62*330+273 ) =5526711.265kJ水的带出热Q4:水在 335C, T=603K时的热容为：Cp=36.55 kJ/vkmol. C)Q=X*36.55*热量平衡：0.96*(Q 1+ Q2= Q+ Q40.969821.36X +12185577.7 ) =22039.65X+5526711.265X=489.365koml3. 水蒸汽的加入：要使HO/CO=3.5还要加入的水量为：1973.52-1364.55) - 22.4=27.187koml第四节主换热器的物料与热量的计算1.已知条件：进出设备的变换气的量：190.33koml进出设备的水的量：Xkoml物料的量在设备中无变化。温度：变换气进设备的温度：365C变换气出设备的温度：250 E水进设备的温度：20 C水出设备的温度：90 C2.热量计算：(1)入热：变换气带入热：Qi变换气在 365T时根据物理化学知CO, H2,H2O, CO2, N 2，可用公式:Cp=a+b+cT来计算热容 热容的单位为kJ/vkmol. C) 表 5-1.2物质COH2H2OCO2N2a28.4127.283044.1427.87b/10-34.13.2610.719.044.27c/10-5-0.460.5020.33-8.53CH可用公式Cp=a+b+cT+d来计算热容:表 5-1.3物质abcdCH17.4560.461.17-7.2计算结果:组分COH2COH.OCHCpP 33.2731.2 54.3342.8P 32.9678.94CpmY*Cp=33.94kJ/kmol. C)Q=317.22*33.94*33.52=9821.36*X出热：变换气在出口温度为 250C, T=523K时根据物理化学知 CO, H2H2O, CO2,M，可用公式：Cp=a+b+cT来计算热容。热容的单位为kJ/vkmol. C)表 5-1.2物质COH2H2OCO2N2a28.4127.283044.1427.87b/10-34.13.2610.719.044.27c/10-5-0.460.5020.33-8.53CH可用公式Cp=a+b+cT+d来计算热容:表 5-1.3物质abcdCH17.4560.461.17-7.2计算结果:组分CO14COH.OCHCpP 33.2731.2 54.3342.8P 32.9678.94CpmY*Cp=33.14kJ/=12392.82*X热损失Q:取0.04Q根据热量平衡：0.96*CH合计含 量16.792.7659.0920.990.35100低变炉出口干气中 CC含量：CO%=0.27%入催化剂蒸汽比 R=0.24451.2催化剂用量计算B302 型低变催化剂的宏观动力学方程为：r=1822exp匚1.03504总皿品-RTyc2 yH 2 ycoyH 2O根据低变催化剂的选用原则，故选 B302型国产低变催化剂，当变换气中CO干）为0.27%时，计算得催化剂床层空速为 2120标）/m3. h）.对于B204因动力学方程式中催化剂按体积计，计算出的催化剂床层空速是以体积为单位的“空速”22450.85因此,催化剂理论用量:21