年产 30 万吨合成氨一氧化碳变换工段物料衡算(2)

日生产量：300000/330/24=37.88t/h 计算基准：37.88t/h氨

表 1 半水煤气组成(干)

组成 % N m/h Kmol/h (2)压力

进工段半水煤气压力 1.80MPa 进工段蒸汽压力 2.5 MPa （3）温度

进系统半水煤气温度 35℃ 进中变炉一段催化剂气体温度 320℃ 过热蒸汽温度 350℃ 出中变系统变换气温度 40℃ 精练来循环水温度 70℃ 出系统变换气（干）中CO含量 3.0 %

3H2 38.38 CO 30.52 CO2 8.47 O2 0.21 N2 21.88 CH4 0.56 合计 100 48898.080 38884.350 10791.633 262.508 27873.998 710.174 127420.744 2182.950 1735.908 481.769 11.719 1244.375 31.704 5688.426 3.1.2 中变炉物料计算

设氧与氢在变换炉一段催化剂内完全燃烧生成水，由：

O2+2H2=2H2O

知，实际参加CO变换反应的半水煤气量为：

127420.744-3VO2=127420.744－3×262.508=126632.556Nm/h

则干变换气量应为

V变=V?V?yco?X

式中：V——半水煤气体积；

yCO ——混合气中CO含量，体积%； CO总变换率为：

X=（VCO-VˊCO）×100/[100+VˊCO]VCO] ×100%

式中yCO =127420.744×30.52%/126632.556=30.71%

X=（30.71-3.0）×100/[（100+3.0）×30.71] ×100%=87.6%

4

3

则V变 =126632.556×（1+30.71%×87.6%）=160699.196 N m3/h

CO变换总量：

126632.556×30.71%×87.6%=34066.640 N m3/h/h =1520.832Kmol/h

变换气中CO的量：

126632.556×30.71%－34066.640=4822.124 N m3/h =215.273 Kmol/h

总蒸汽比计算：设中变炉出口温度为362℃，平衡温距取为20℃ t=362+20=382℃.

CO的变换反应式为 CO+ H2O= CO2 + H2 设 a b c d 则a=30.52 c=8.47 d=38.38

CO的反应量△CO=30.52×87.6%=26.74/N m/h /100N m/h干半水煤气，查表得382℃时Kp=14.37。

Kp=PCO2PH2O/(PCOPH2O)=(C+△CO)(d+△CO-2×O2)/[(a-△CO)(b-△CO+2×O2) 代入数据，得：

[8]

3

3

(8.47?26.74)(38.38?26.74?2?0.21)?14.37

(30.52?26.74)(b?26.74?2?0.21)解得b=68.26 即汽：气=68.26：100

需总蒸汽量（包括喷水的冷凝水量）：

127420.744×68.26%=86977.404 N m/h =3882.920Kmol/h

3

3.1.3 中变炉一段催化剂层物料计算

入炉蒸汽比（汽/气）计算：设CO一段催化剂层转化率为56%，且O2在一段催化剂层与氢气完全燃烧生成水， 则CO反应量为：

CO=30.52×56%=17.09N m/h/100 N m/h（干半水煤气）

CO总反应量：

127420.744×17.09/100=218311.205 N m/h=9746.036Kmol/h

设体出一段催化剂层温度为482℃平衡温距40℃，出口气体平衡温度为482+40=522℃，查得522℃的Kp=4.2496。则：

[3]

3

3

3

Kp=PCO2PH2O/(PCOPH2O)=(C+△CO)(d+△CO-2×O2)/[(a-△CO)(b-△CO+2×O2)] 代入数据，得：

(8.47?17.09)(38.38?17.09?2?0.21)=4.2496

(30.52?17.09)(b?17.09?2?0.21)解得 b=39.93

5

即汽：气 =39.93 入炉蒸汽量

127420.744×39.93/100=50879.280 N m/h=2271.396Kmol/h

表2 入炉湿气组成

组成 % 33

H2 27.419 CO 21.803 CO2 6.051 O2 0.147 N2 15.630 CH4 H2O 合计 100 0.398 28.552 N m/h 48898.080 38884.350 10791.633 262.508 27873.998 710.174 50879.28 178300.024 Kmol/h 2182.950 1735.908 平衡变换率计算及出一段催化剂层组成，设482℃的CO平衡变换率为Xp查得Kp=5.723。

[3]

481.769 11.719 1244.375 31.704 2271.396 7959.822 则：

Kp=PCO2PH2O/(PCOPH2O)=(C+△CO)(d+△CO-2×O2)/[(a-△CO)(b-△CO+×O2)] 代入数据，得：

Kp=

(6.051?21.803Xp)(27.419?21.803Xp?2?0.147)?5.723

(21.803?21.803Xp)(28.552?21.803Xp?2?0.147)解上式得 Xp=60.61%

实际变换率为平衡变换率的56%/60.61%=92.39%

出一段催化剂干气体量： 127420.744+218311.205-262.508×3=148409.294 N m/h 出一段催化剂剩余蒸汽量：50879.28-218311.205+262.508×2=29666.101 N m/h =1324.380Kmol/h …… 此处隐藏：602字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……