文档介绍：第一章物料与热量衡算
已知条件:
组分
CO2
CO
H2
N2
Ar
CH4
合计
含量%
100
计算基准:1吨氨
计算生产1吨氨需要的变换气量:
(1000/17)×/(2×)= M3(标)
因为在生产过程中物料可能会有损失,因此变换气量取3000 M3(标)
年产10万吨合成氨生产能力(一年连续生产300天):
日生产量:100000/300==
要求出低变炉的变换气干组分中CO%%。
进中变炉的变换气干组分:
组分
CO2
CO
H2
N2
Ar
CH4
合计
含量,%
100
M3(标)
3000
kmol
假设进中变炉的变换气温度为370℃,取变化气出炉与入炉的温差为20℃,出炉的变换气温度为390℃。
进中变炉干气压力。P=.
:
考虑到是天然气蒸汽转化来的原料气,所以取H2O/CO=
故V(水)==(标) ,n(水)=
因此进中变炉的变换气湿组分
组分
CO2
CO
H2
N2
Ar
CH4
H2O
合计
含量%
100
M3(标)
1531
kmol
假定湿转化气为100mol,%,%,故根据变换反应:
CO+H2O=H2+CO2,
则CO的实际变换率公式为:
Xp%=×100 (2-1)
式中、分别为原料及变换气中CO的摩尔分率(湿基)
所以:Xp =
=%
则反应掉的CO的量为:
×%=
则反应后的各组分的量分别为:
H2O%=%-%
=27%
CO%=% -%
=%
H2% =%+%
=%
CO2%=%+%
=%
中变炉出口的平衡常数:
Kp= (H2%×CO2%)/(H2O%×CO%)=
查得Kp=℃。
中变的平均温距为424℃-390℃=34℃
根据《合成氨工艺与节能》可知中温变换的平均温距为:30℃到50℃,中变的平均温距合理,故取的H2O/CO可用。
根据H2O/CO=
XP=×100%
V=KPAB-CD
q=
U=KP(A+B)+(C+D)
W=KP-1
其中A、B、C、D分别代表CO、H2O、CO2及H2的起始浓度
计算结果列于下表:
T
300
320
340
360
380
400
T
573
593
613
633
653
673
Xp
T
420
440
460
T
693
713
733
Xp
中变炉催化剂平衡曲线如下:
由于中变炉选用QCS-01型催化剂,
最适宜温度曲线由式进行计算。
E1=,E2= kJ/mol。
最适宜温度计算结果列于下表中:
Xp
T
573
593
613
633
653
673
T
272
290
308
326
344
362
Xp
T
693
713
733
T
380
397
414
将以上数据作图即得最适宜温度曲线如下图: