年产 30 万吨合成氨一氧化碳变换工段物料衡算(4)

出三段催化剂床层CO变化率 87.6%

3.2.低变炉的物料衡算

3.2.1已知条件：

表 7 进低变炉的湿组分

组成 % N m/h Kmol/h 3H2 38.50 CO 2.25 CO2 20.95 N2 13.02 CH4 0.33 H2O 24.96 合计 100.00 82437.827 4819.548 44856.397 27873.998 3680.269 215.158 2002.526 1244.358 710.174 53437.657 214135.640 31.706 2385.607 9559.624 3.2.2低变炉的物料衡算

要将CO从3％降到0.3％（湿基）以下，则CO的实际变换率为：

Xp ％=

Ya?Ya?2.25%?0.3%?90.6％ ×100=

2.25%?（1?0.3%）Ya?1?Ya??则反应掉的CO的量为：

4819.548×90.6％=4366.503N m/h

=194.933Kmol/h

出低温变换炉CO的量：

4819.548-4366.503=453.045 N m/h

=20.225 Kmol/h

出低温变换炉H2的量：

82437.827+4366.503=86804.331 N m/h

=3875.193 Kmol/h

出低温变换炉H2O的量：

53437.657-4366.503=49071.154 N m/h

=2190.676 Kmol/h

出低温变换炉CO2的量:

3333

9

44856.397 +4366.503=49222.901 N m/h=2197.451 Kmol/h

出低变炉催化床层的变换气干组分的体积：

V总（干） =453.045+86804.293+49222.901+27873.998+710.174

3

=165064.411 N m/h =7368.948 Kmol/h

故出低变炉催化床层的变换气干组分中CO的含量：

CO％=

同理得：

3

453.045=0.27%

165064.41149222.901=29.82%

165064.41186804.293H2％==52.59%

165064.41127873.998N2％==16.96%

165064.411710.174CH4％==0.43%

165064.411CO2％=

表 8 出低变炉的干组分

组成 % N m/h Kmol/h 3H2 52.59 CO 0.27 CO2 29.82 N2 16.96 CH4 0.43 合计 100 165064.373 7374.024 86804.331 453.045 3875.200 20.228 49222.901 27987.638 710.174 2197.457 1249.434 31.706 出低变炉催化床层的变换气湿组分的体积：

V总（干）=453.0.45+86804.293+49222.901+27873.998+710.174+49071.154

=214135.641 N m/h =9559.627 Kmol/h

故出低变炉催化床层的变换气干组分中CO的含量：

3

453.045?100=0.21%

214135.64149222.901?100=22.99% 同理： CO2％=

214135.64186804.293?100=40.54% H2％=

214135.64127873.998?100=13.07% N2％=

214135.641710.174?100=0.28% CH4％=

214135.641CO％=

10

H2O％=

49071.154?100=22.59%

214135.641

表 9出低变炉的湿组分

组成 % N m/h Kmol/h 3H2 40.54 CO 0.21 CO2 22.99 N2 13.6 CH4 0.28 H2O 22.59 合计 100 86804.331 453.045 49222.901 27987.638 710.174 49274.077 214135.640 3875.124 20.076 2197.419 1249.282 31.819 2199.692 9573.791 3.3. NHD脱碳法

3.3.1 NHD脱碳法物料衡算

(a)．已知条件

脱碳工序采用的方法是聚乙二醇二甲醚法（NHD法）

表10 入脱碳塔组成（干） 组 分 ％ H2 52.59 CO 0.27 CO2 29.82 N2 16.96 CH4 0.43 合计 100 165064.373 7374.024 N m3/h 86804.331 453.045 Kmol/h 入脱碳塔温度： 400C 压力： 6.89Mpa 出脱碳塔的CO2含量为 3%[7]

（b）.物料衡算

'设出脱碳塔得CO2的量为VCO2

49222.901 27987.638 710.174 2197.457 1249.434 31.706 3875.200 20.228 'VCO2则剩余CO2的百分含量=?3% '165064.373?(49222.901?VCO2)'

解得：VCO2=94.58 N m3/h

11

表11 出脱碳塔组成（干）

组 分 ％ N m3/h Kmol/h H2 72.62 CO 0.38 CO2 3.00 N2 23.41 CH4 0.59 合计 100 86804.331 453.045 3582.690 27987.638 710.174 119424.162 3875.200 20.228 159.929 1249.434 31.706 5336.497 设计结果一览表

表12 入变换炉一段催化剂乘气体组成（湿） 组成 % H2 CO CO2 O2 N2 CH4 H2O 合计 100 178337.904 27.419 21.803 38884.350 6.051 0.147 15.630 0.398 28.552 10791.633 262.508 27873.998 710.174 50917.160 3N m/h 48898.080 Kmol/h 2182.949 1735.889 481.758 11.705 1244.396 31.706 2273.179 7961.581 表13 出变换炉一段催化剂乘气体组成（湿） 组成 % H2 39.39 CO 9.61 CO2 18.29 N2 15.65 CH4 0.40 H2O 16.66 合计 100 N m/h Kmol/h 370149.139 17108.275 32567.709 27873.998 710.174 29666.101 178075.395 3131.653 763.774 1453.910 1244.358 31.706 1324.398 7949.800 表14 一、二段催化剂层间喷淋冷凝水后气体组成（湿） 组成 % H2 32.76 CO 7.99 CO2 15.21 N2 13.02 CH4 0.33 H2O 30.69 合计 100 N m/h Kmol/h 370149.139 17108.275 32567.709 27873.998 710.174 65726.346 214135.640 3131.653 763.774 1453.910 1244.358 31.706 2934.223 9559.624 表15 出变换炉二段催化剂乘气体组成（湿） 组成 % 3H2 32.76 CO 7.99 CO2 15.21 N2 13.02 CH4 0.33 H2O 30.69 合计 100 N m/h 79729.748 7527.627 42148.318 27873.998 710.174 56145.736 214135.640 12

Kmol/h 3559.356 336.071 1881.613 1244.358 31.706 2506.520 9559.624

表16 出变换炉三段催化剂乘气体组成（湿） 组成 % H2 38.50 CO 2.25 CO2 20.95 N2 13.02 CH4 0.33 H2O 24.96 合计 100 N m/h Kmol/h 382437.827 4819.548 44856.397 27873.998 710.174 53437.657 214135.640 3680.269 215.158 2002.526 1244.358 31.706 2385.607 9559.624 表 17出低变炉的湿组分

组成 % H2 40.54 CO 0.21 CO2 22.9 N2 13.6 CH4 0.28 H2O 22.59 合计 100 N m/h Kmol/h 386804.331 453.045 49222.901 3875.124 20.076 2197.419 27987.638 710.174 49274.077 214135.640 1249.282 31.819 2199.692 9559.624 表18 入脱碳塔组成（干） 组 分 ％ N m3/h Kmol/h

表19 出脱碳塔组成（干） 组 分 ％ N m3/h Kmol/h H2 72.62 CO 0.38 CO2 3.00 N2 23.41 CH4 0.59 合计 100 H2 52.59 86804.331 3875.200 CO 0.27 CO2 29.82 N2 16.96 CH4 0.43 合计 100 453.045 49222.901 27987.638 20.228 2197.457 1249.434 710.174 165064.373 31.706 7374.024 86804.331 453.045 3582.690 27987.638 710.174 119424.162 3875.200 20.228 159.929 1249.434 31.706 5336.497

致谢

此设计是在王春花老师的悉心指导和大力支持下圆满完成的，为此，谨向王老师表示衷心的谢意！还有，本设计由于本组成员知识的欠缺，设计经验的不足，

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难免有疏漏和不妥之处，敬请老师和同学们批评指正，谢谢！

分工情况：资料收集：刘善艺、刘文雄、刘誉华、 宋伟琴 物料衡算：宋伟琴、刘善艺 论文整理：宋伟琴 Ppt制作：刘文雄、刘誉华

参考文献：

[1]周寿祖.一氧化碳变换工序节能改造［J］.化工技术经济，1999 …… 此处隐藏：2788字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……