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1、6 万吨万吨/年变换工艺计算年变换工艺计算一、中串底深度变换工艺计算一、中串底深度变换工艺计算 （1）干变换气量及交换率O2与 H2在变换一段，完全燃烧成水。即 O22H2=2H2O实际参加变换反应半水煤气量：328.3270324.133310Nm（1 个 O2，2 个 H2）干变换气量： XyVVVco变 半水煤气体积 Nm3 沉冷气中 CO 含量、体积%85.283270%5 .283310coyCOCOCOCO VVVVx)100(100 变换气中 CO 含量 0.2-0.3 沉冷气中 CO 含量 28.85则 %1 .99%10085.282 . 01001002 . 085.28x
2、吨 NH3变换气量： 336 .4205991. 02885. 0128.32701tNHNmxyVVco变换气CO 变换总量：kmolNm74.41935991. 02885. 028.32703低变二段出口 CO 量：kmolNm38. 05 . 8935%85.2828.32703（2）总蒸汽比计算：设低变二段出口变换气温度为 192，平衡温距 23。21523192t222HCOOHCOa b c da= b= c= d= 28.58.00 40.5CO 反应量：干半水煤气3310024.28%1 .995 .28NmCONmCO由表 4-2-6 得 215 172pK 1722222
3、222OCObCOaOCOdCOC PPPPKpOHCOHCO即： 1724 . 0224.2824.285 .284 . 0224.285 .4024.280 . 8 b5 .8217244.2726. 094.6724.36bb即 （1596）7 . 06 . 0825. 02干气H31852tNHkg则需总蒸汽量：3316096 .20024 .89605. 077.147tNHkgNmKmol蒸汽（3）中交一段进出口物料、热量计算中交一段入口 CO：28.5% 310出口 CO：13-15%取 13% 437则一段转化率 %1 .485 .287 .13且 O2在一段与 H2完全燃烧生
4、成水CO 反应量：干半气331007 .13%1 .485 .28NmCONmCOCO 在一段反应量为：91.2224.205 .4531007 .1333103原kmolNm 设一段气体出口温度为 437，平衡温距取 18，出口平衡温度为437+18=455查 4-2-6 表得 455的4 . 62 . 7pK（5.46） 2 . 72222222OCObCOaOCOdCOC PPPPKOHCOHCO p即： （5.46） 2 . 74 . 027 .137 .135 .284 . 027 .135 .407 .130 . 8 b（27.2） 取 27.2%气汽比8 .232 . 79 .1
5、28 .144 .537 .21bb入炉蒸汽量：合KmolNm2 .403 .900%2 .2733103kg5 .7233528183 .29tNHkgKmol饱和塔带出蒸汽量喷射器补蒸汽量31965285 .723tNHkg入炉湿气组成 单位CO2COH2N2CH4ArO2H2O合计 %6.2922.4031.4417.140.710.310.3121.39100 Nm3264.80943.351324.00721.5829.7913.2213.24900.34210 Kmol11.82142.11459.10732.2131.330.590.59140.2187.97原有干气 147.7
6、7Kmol出一段催化剂干气气量：378.372324.1335 .4533310Nm出一段催化剂层干气组成： 单位CO2COH2N2CH4Ar合计 %19.1513.0647.4019.240.790.35100 Nm3718.14489.891777.44721.5729.7913.223750Kmol11.821 +20.24= 32.0642.114- 20.24= 21.87459.107+ 20.24= 79.3532.2131.330.590167.41出一段催化剂剩余蒸汽量：361.473142.212591. 024.202 .40NmKmol 单位CO2COH2N2CH4Ar
7、H2O合计 %17.011.6042.0817.080.7050.31211.21100 Nm3718.14489.891777.44721.5729.7913.22473.54223.5 Kmol32.0621.8779.3532.2131.330.5921.14188.55 以上为一段出口湿气组成（4）中变一段热量衡算。计算中变一段 CO 变换反应气体温升。入热： CO 反应放热 Q1设气体由 310升至 437，反应取平衡温度 374时热效应。由图 4-2-1 查得合KmolKJH38700KmolKcal9214万大卡万大卡7 .1811.21921491.221Q O2燃烧放热：万大
8、卡83. 6115600591. 02Q出热：气体温升吸热 Q3设气体温升为t，气体在平均温度 374下查得 4-6-（18）算平均比热容为KmolKJ535.33万大卡ttQ154. 02 . 4535.3315.1933热损 Q4设万大卡83. 0349544KJQ则4321QQQQ17683. 0154. 083. 611.21tt降掉 13.7 个百分点，温差 160，故每个百分点降7 .117 .13160二、中变二段物料、热量衡算：二、中变二段物料、热量衡算：中变一段出口 470去甲烷化后降温：（4223t=3000.530t=21） 故进增温的温度为：470-21=449 现要求
9、中变=入温度 330，则用冷凝水将气体温度从 449 降至 330 温差 119，求冷凝水量 热量衡算： CO 反应放热：从 449降至 330平均温度 390下的气体比热容为 33.2KJ/kmol 假设喷水 280kg 即 15.6nmolQ设=（188.55+15.6）33.2t/4.67=1627t kcal 冷凝水吸收热量：设进水温度 61，焓 I=60.98kcal/kg330，0.18MPa 过热蒸汽焓 i=748.1kcal/kgQ水吸=280（748.1-60.98）=19.24 万大卡 热损失：Q损=5250/4.2=0.125 万大卡故 Q设=Q水吸+Q损 119125.
10、 024.191016274tt与假设相同 故计冷凝水量为 280kg/tNH3二段补入蒸汽量在几百公斤对变化七温度影响小，忽略不计 未予考虑加入的过热蒸汽降低的温度。先设补蒸汽量 250kg二段入口 蒸汽+冷凝水加入后 蒸汽含量kmol58.501825028014.21增湿后二段入口气体组成：CO2COH2N2CH4ArH2O合计 %14.7010.0336.4014.780.610.2723.20100 Nm3718.14489.891777.44721.5729.7913.2211334883.2 kmol32.0621.8779.3532.2131.330.5950.58218 二段
11、 CO 反应量=173.55Nm3=7.75kmol 二段出口 CO 剩气量=21.87-7.75=14.12kmol 出口干气体积变化 100+13.010.356=104.63Nm3/100Nm3干气出口干气总量kmolNm16.175392463.10410037503 %72.4963.104356. 0134 .47 63.104356. 0%73.2263.104356. 01315.19 63.104356. 0%863.104356. 011322adHacCOCO%336. 063.10435. 0%76. 063.10479. 0%39.1829.1863.10424.19
12、42ArCHN二段出口干气组成： CO2COH2N2CH4Ar合计 %22.73849.7218.390.760.33100 Nm3891.93313.921951.01721.6229.8212.953924 kmol39.8114.0187.0932.211.330.578175.16二段出口湿气组成： 出二段催化剂层剩余蒸汽量 50.58-7.75=42.83kmol 故出二段湿气组成为： CO2COH2N2CH4ArH2O合计 %18.266.4339.9514.780.610.26519.65100 Nm3891.74313.821950.82721.529.7912.95959.4
13、4883 kmol39.8114.0187.0932.211.330.57842.83217.99二段出口温度校验： 二入温度：330 CO 反应放热 Q1：CO 在 330升温至 370的平均温度 350反应热 H=9282kcal/kmolQ1=7.759282=7.19 万大卡 气体温升吸热 Q2: 在平均温度 350 比热容 33.4KJ/kmolQ2=217.9933.4t/4.167=1747t 万大卡 热损失 Q3=18460/4.167=0.44 万大卡 由 Q1=Q2+Q3得7.19=1747t+0.44t=38.6 平均每个百分点856 .38故二出温度 t=330+38.
14、6=368.6 同 370差不多 可以三、中变三段物料热量衡算三、中变三段物料热量衡算中变三段增湿器入口温度为 370，设喷水后气体温度为 340. 计算变换气从 370降至 340需喷淋水量：设喷水 75kg=4.2kmol Q1=（217.99+4.2）33.25KJ/kmolt=1773t kcal 冷凝水吸热：Q2=75(756.43-60.98)=52159kcal热损 Q3=kcal167. 45250Q1=Q2+Q31773t=52159+t30167. 45250故喷水量 75kg 合理 三段入口加入蒸汽量 w=1609-723.5-280-250-75=280.5kg(取 2
15、80kg)加入蒸汽及冷凝水后三段入口蒸汽量kmol55.62182807583.42三段入口湿气组成： CO2COH2N2CH4ArH2O合计 %16.755.8936.6413.550.560.24326.31100 Nm3891.93313.921951.01721.6229.8212.951401.15324.7 kmol39.8114.0187.0932.211.330.57862.55237.71三段 CO 反应另：CO=190.55Nm3=8.5kmol 三段出口 CO 剩余量：14.01-8.5=5.51kmol出口干气体积总量：kmolNm7 .183411586.10410039243三出 CO 含量=%386.104607. 018CO2含量=%31.2686.10460
