内容发布更新时间 : 2024/5/10 10:18:14星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第一章 物料与热量衡算

已知条件： 组 分 含量 ％ CO2 CO H2 N2 Ar CH4 合计 100 9.07 13.43 54.96 22.04 0.29 0.21

计算基准：1吨氨

计算生产1吨氨需要的变换气量：

（1000/17）×22.4/（2×0.2204）=2989.22 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 M(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=333.3T/d=13.89T/h

要求出低变炉的变换气干组分中CO％不大于0.3％。 进中变炉的变换气干组分： 组 分 含量，％ M3(标) kmol CO2 9.07 272.1 12.14 CO 13.43 402.9 17.99 H2 N2 Ar 0.29 8.7 0.39 CH4 0.21 6.3 0.28 合计 100 3000 133.93 3

54.96 22.04 1648.8 73.61 661.2 29.52 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=1.8Mpa. 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H2O/CO=3.8 故V（水）=3.8?Vc=1531.02m3(标) ，n(水)=68.35kmol 因此进中变炉的变换气湿组分 组 分 含量％ CO2 5.99 CO 8.87 H2 N2 Ar CH4 H2O 合计 100 4539.1 202.64 36.32 14.57 1648.8 661.2 73.61 29.52 0.19 0.14 33.73 8.7 6.3 1531 M3(标) 272.1 402.9 kmol 12.15 17.99 0.39 0.28 68.35

2.中变炉的计算

2.1中变炉CO的实际变换率的求取

假定湿转化气为100mol，其中CO湿基含量为8.87％，要求变换气中CO含量为0.2％，故根据变换反应：

CO+H2O＝H2+CO2，

则CO的实际变换率公式为：

Ya?Ya?Xp％=×100 （2-1）

Ya?1?Ya??式中Ya、Ya'分别为原料及变换气中CO的摩尔分率（湿基） 所以：Xp =

?8.87?2??100 ?100?2??8.87=75.93％

则反应掉的CO的量为：

8.87×75.93％=6.73

则反应后的各组分的量分别为：

H2O％=33.73％-6.73％

=27％

CO％=8.87％ -6.73％

=2.14％ H2％ =36.32％+6.73％

=43.05％ CO2％=5.99％+6.73％

=12.72％

中变炉出口的平衡常数：

Kp= （H2％×CO2％）/（H2O％×CO％）=9.48 查得Kp=9.48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H2O/CO可用。

2.2中变炉催化剂平衡曲线

根据H2O/CO=3.8 U?qXP=×100％

2AWV=KPAB-CD q=U2?4WV 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 T Xp T T Xp 420 693 0.7613 440 713 0.7253 460 733 0.6880 300 573 0.9286 320 593 0.9080 340 613 0.8842 360 633 0.8574 380 653 0.8278 400 673 0.7956 中变炉催化剂平衡曲线如下：

10.90.80.70.60.50.40.30.20.10300Xp320340360380400T(`C)420440460480

2.3最佳温度曲线的计算

由于中变炉选用QCS-01型催化剂，