文档介绍：兰州交通大学毕业设计 1 第一章物料与热量衡算已知条件: 组分CO 2COH 2N 2ArCH 4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× )= M 3(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 M 3(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=/ d= T/h 要求出低变炉的变换气干组分中 CO%不大于 %。进中变炉的变换气干组分: 组分CO 2COH 2N 2ArCH 4合计含量,% 100 M 3(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= a. 1. 水气比的确定: 考虑到是天然气蒸汽转化来的原料气,所以取 H 2O/CO= 故V (水) = ? Vc= m 3(标),n (水)= 因此进中变炉的变换气湿组分组分CO 2COH 2N 2ArCH 4H 2O合计含量% 100 M 3(标) 1531 kmol 12. . 兰州交通大学毕业设计 2 2. 中变炉的计算 中变炉 CO 的实际变换率的求取假定湿转化气为 100 mol ,其中 CO 湿基含量为 %,要求变换气中 CO 含量为 %,故根据变换反应: CO+H 2O=H 2+CO 2, 则CO的实际变换率公式为: X p%=?? aa aaYY YY????1 ×100 (2-1 ) 式中 aY 、'aY 分别为原料及变换气中 CO的摩尔分率(湿基) 所以: X p=???? 2 100 100 2 ? ?? ?= % 则反应掉的 CO的量为: × %= 则反应后的各组分的量分别为: H 2O%= %- % =27 % CO%= %- % = % H 2%= %+ % = % CO 2%= %+ % = % 中变炉出口的平衡常数: Kp= (H 2%×CO 2%) /(H 2O%×CO%) = 查得 Kp= 时温度为 424 ℃。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 H 2O/CO 可用。兰州交通大学毕业设计 3 中变炉催化剂平衡曲线根据 H 2O/CO= X P= AW qU2 ?×100 % V=K PAB-CD q= WV U4 2? U=K P(A+B )+(C+D ) W=K P-1 其中 A、B、C、D分别代表 CO、H 2O、CO 2及H 2的起始浓度计算结果列于下表: T300 320 340 360 380 400 T573 593 613 633 653 673 286 842 956 T420 440 460 T693 713 733 中变炉催化剂平衡曲线如下: 最佳温度曲线的计算由于中变炉选用 QCS-01 型催化剂, 兰州交通大学毕业设计 4 最适宜温度曲线由式 1 212 ln1E EEE RT T Tm e e???进行计算。 E 1= ,E 2= kJ/mol 。最适宜温度计算结果列于下表中: 286 842 574 T573 593 613 633 653 673 T272 290308 326344362 880 T693 713 733 T380397414 将以上数据作图即得最适宜