甲醇變換工段工藝計算(共12頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上甲醇二期變換計算以1h為計算基準(zhǔn)。煤氣進(jìn)系統(tǒng)壓力3.3MPa（表壓），溫度202。1、 1#廢熱鍋爐計算1.1 物料恒算1.1.1計算變換系統(tǒng)煤氣的組分進(jìn)系統(tǒng)的水煤氣202，查表可知此條件下的汽氣比為0.9。進(jìn)變換系統(tǒng)的濕水煤氣的總量：69000m3水煤氣中的水含量：VH2O=69000*(0.9/1.9) = 32684m3=32684*1000/22.4mol=mol水煤氣的干氣量：V干=69000*(1/1.9)= 36316 m3=36316*1000/22.4/1000kmol=1621.25kmol已知煤氣中各組分的含量，計算各組分的摩爾數(shù)：CO% = 3

2、6316*43%*1000/22.4 = molCO2% = 36316*20%*1000/22.4 = molH2% = 36316*36.29%*1000/22.4 = molO2% = 36316*0.3%*1000/22.4 = 4863 molH2S% = 36316*0.29%*1000/22.4 = 4701 molCOS% = 36316*0.031%*1000/22.4 =502 molAr% = 36316*0.09%*1000/22.4 = 1459 mol表1.1 干基煤氣的組分組分干基的百分含量摩爾數(shù)/kmolCO43%697.137CO220%324.25H236.

3、29%588.351O20.3%4.863H2S0.29%4.701COS0.031%0.502Ar0.09%1.459總含量100%1621.25表1.2 濕基煤氣的組分組分濕基的百分含量 摩爾數(shù) /molCP，200kJ/(kmol·)放出的熱量/KJCO22.63%697.14 30.5 CO210.53%324.25 46.8 H219.10%588.35 29.2 O20.16%4.86 30.84191 H2S0.15%4.70 36.54803 COS0.02%0.50 30.5427 Ar0.05%1.46 331349 H2O47.37%1459.11 54.41

4、總量100.00%3080.37 1.1.2計算經(jīng)過廢熱鍋爐后煤氣的組分水煤氣通過廢熱鍋爐的進(jìn)口溫度202，出口溫度174，則：出廢熱鍋爐的水煤氣的溫度為174，此溫度的飽和蒸汽壓為900kPa（絕壓），出氣液分離器之后，干水煤氣中與水蒸氣含量比值為：0.9/（3.3+0.1-0.9）=0.36水煤氣中H2O蒸汽含量為：1621.24* 0.36=607.97kmol液態(tài)水含量為：1459.11-607.97=851.14kmol=851.14*18kg=15320.52kg15.32t表1.3 經(jīng)過廢熱鍋爐的濕基煤氣組分組分濕基的百分含量 摩爾數(shù) /molCP，200kJ/(kmol

5、3;)放出的熱量/KJCO697.14 30.5 CO2324.25 46.8 H2588.35 29.2 O24.86 30.84191 H2S4.70 36.54803 COS0.50 30.5427 Ar1.46 331349 H2O（氣態(tài)）607.97 54.41總量2229.23 1.2、熱量恒算水煤氣放熱量的計算水煤氣通過廢熱鍋爐的進(jìn)口溫度202，出口溫度174，則：CO放出的熱量： Q1=30.5*697.14*（202-174）= KJCO2放出的熱量： Q2=46.8 * 324.25 *（202-174）= KJH2放出的熱量： Q3=29.2* 588.35 *（202-

6、174）= KJO2放出的熱量： Q4=30.8* 4.86*（202-174）= 4191KJH2S放出的熱量： Q5= 36.5* 4.70*（202-174）= 4803KJCOS放出的熱量：Q6= 30.5* 0.50 *（202-174）= 427KJAr放出的熱量： Q7= 33* 1.46 *（202-174）= 1349KJH2O放出的熱量： QH2O= 8+9+10=8為H2O蒸氣的冷凝熱，9為H2O蒸氣冷卻放出的顯熱，10為液態(tài)H2O冷卻放出的顯熱。8=M*vapHm =15320*2087.1=kJQ9= 54.41*607.97*（202-174）= kJQ10= 85

7、1.14*18*4.312*（202-174）= kJH2O放出的熱量： QH2O= 8+9+10= + + =kJ水煤氣放出的總熱量Q總=1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=+ +4191+4803+ 427+1349+ + + = kJ廢鍋副產(chǎn)蒸汽量的計算：Q1鍋爐副產(chǎn)蒸汽的壓力為0.5MPa（表壓），查詢飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)表可知，此條件下蒸汽的溫度為：158，汽化熱為2087.1KJ/kg，在108158之間，水的平均比熱容為：4.280kJ/（kg·）。廢熱鍋爐吸收的熱量：設(shè)副產(chǎn)蒸汽摩爾量為xKmol，則設(shè)廢熱鍋爐排污水量按2%計算，則排污摩爾量為： 2%xKmol。排污帶

8、走的顯熱：Q1 = x*2% *18 * 4.280*（158-108）脫鹽水升溫的顯熱：Q2= x*18*4.280*（158-108）脫鹽水汽化的潛熱：Q3 =x*18*2087.1 對廢熱鍋爐作能量恒算：熱損失取10%： x*2% *18 * 4.280*（158-108）+ x*18*4.280*（158-108）+ x*18*2087.1 = *（1-10%）77.04 x+3852x+37568x= *（1-10%）41494x=*（1-10%）則副產(chǎn)蒸汽的摩爾數(shù)：x=786.44Kmol則副產(chǎn)蒸汽的質(zhì)量：786.44*18=14155kg=14.15t實際蒸汽產(chǎn)量為：12t/h。

9、2、 氣液分離器排水量的計算前面已經(jīng)計算出來，水煤氣經(jīng)過廢熱鍋爐后，液態(tài)水含量為：15.32t分離器的排液量為：15.32t3、經(jīng)過變換爐后的物料恒算計算說明：在CO變換反應(yīng)中，主反應(yīng)CO +H2O=CO2+H2反應(yīng)前后分子數(shù)不變，為了簡化計算過程，可以認(rèn)為經(jīng)過變換爐后煤氣的總摩爾數(shù)不變，H2S、COS、Ar的摩爾數(shù)也不發(fā)生變化。求參加變換反應(yīng)的CO摩爾數(shù)已知變換爐出口變換氣干基的CO%=12.2%，設(shè)變換氣中CO的摩爾數(shù)為xkmol，則則 x/(1621+697.14-x) =12.2%解此方程，可以求出： x=252kmol即變換氣中CO的摩爾量：252kmol根據(jù)反應(yīng)方程式CO +H2O

10、=CO2+H2計算，參加反應(yīng)的CO摩爾數(shù)：MCO= 697.14-x =697.14-252=445.14 kmol，則可以計算出參加反應(yīng)的H2O摩爾數(shù)：MH2O=445.14kmol反應(yīng)產(chǎn)物CO2摩爾數(shù)：MCO=445.14kmol反應(yīng)產(chǎn)物H2摩爾數(shù)：MCO=445.14kmol根據(jù)反應(yīng)式，2H2 +O2=2H2O，已知半水煤氣中O2的摩爾數(shù)為4.86kmol，為簡化計算，認(rèn)為O2全部參加反應(yīng)，則可以計算出：參加反應(yīng)的H2 摩爾數(shù)：9.72kmol，反應(yīng)產(chǎn)物H2O的摩爾數(shù)：9.72mol根據(jù)以上兩個反應(yīng)方程式計算，可以求出：變換氣中H2O的摩爾數(shù)：607.97-445.14+ 9.72=17

11、2.55 kmol變換氣中CO2的摩爾數(shù): 324.25+445.14=769.39kmol變換氣中H2的摩爾數(shù)：588.35+445.14-9.72=1023.77 kmol表1.4 變換氣中的各組分組分濕基的百分含量摩爾數(shù)/KmolC平均（kJ/kmol·）放出的熱量/kJCO11.33%252 30.5CO234.59%769.3948.2H246.03%1023.7729.2O20.00%030.80H2S0.21%4.70 36.532937.6COS0.02%0.50 30.52928Ar0.07%1.46339250.56H2O7.76%172.55 54.41總量10

12、0%2175.374、變換氣廢熱鍋爐蒸汽量的計算進(jìn)口溫度/出口溫度/變換氣372180變換氣放出的熱量計算：CO放出的熱量： Q1=30.5*252*（372-180）= KJCO2放出的熱量： Q2=48.2 *769.39 *（372-180）= KJH2放出的熱量： Q3=29.2* 1023.77 *（372-180）=KJO2放出的熱量： Q4=0H2S放出的熱量： Q5= 36.5* 4.70*（372-180）= 32937.6KJCOS放出的熱量：Q6= 30.5* 0.50 *（372-180）= 32937.6KJAr放出的熱量： Q7= 33* 1.46 *（372-18

13、0）=9250.56KJH2O放出的熱量： Q8= 54.41*172.55*（372-180）= 變換氣放出的總熱量：Q總=1+2+3+4+5+6+7+8=kJ已知計算數(shù)據(jù)：副產(chǎn)蒸汽規(guī)格：1.0MPa（表壓），180.2，汽化熱2019.7kJ/kg。脫鹽水：進(jìn)口108，出口179.9，脫鹽水在此溫度區(qū)間的平均比熱容為4.31kJ/(kg·)吸收熱量的計算設(shè)副產(chǎn)蒸汽量為x千克，設(shè)排污量為2%脫鹽水溫度升高吸收的顯熱：x*（1+2%）*（179.9-108）*4.31脫鹽水汽化吸收的潛熱：x*2019.7能量恒算：x*（1+2%）*（179.9-108）*4.31+x*2019.7=

14、解方程計算出： x=6928kg6.9t即：變換氣廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽量為：6.9t實際流量計顯示：8t/h4、經(jīng)過水解脫硫槽之后的物料衡算反應(yīng)方程式為：CS2+4H2= 2H2S+CH4MoO3+2H2S+H2= MoS3+3H2OCoO+ H2S= CoS+3H2O為了簡化計算，經(jīng)過水解脫硫槽， 因為反應(yīng)量很小，所以認(rèn)為總摩爾數(shù)不變，除COS和H2S之外的組分摩爾數(shù)不發(fā)生變化。組分濕基的百分含量摩爾數(shù)/KmolC平均（kJ/kmol·）放出的熱量/kJCO11.33%252 30.6.6CO234.59%769.3949.2H246.03%1023.7729.1O20%030.80H

15、2S0.21%4.56 36.57989.12COS0.01%0.25 30.5366Ar0.07%1.46332312.64H2O7.76%172.55 54.41.4總量100%2175.374、變換氣冷卻器循環(huán)水量的物料衡算進(jìn)口溫度/出口溫度/變換氣7830變換氣放出的熱量：CO放出的熱量： Q1=30.6*252*（78-30）= KJCO2放出的熱量： Q2=49.2 * 324.25 *（78-30）= KJH2放出的熱量： Q3=29.1* 588.35 *（78-30）= KJO2放出的熱量： Q4=30.8* 4.86*（78-30）= 4191KJH2S放出的熱量： Q5=

16、 36.5* 4.70*（78-30）= 4803KJCOS放出的熱量：Q6= 30.5* 0.50 *（78-30）= 427KJAr放出的熱量： Q7= 33* 1.46 *（78-30）= 1349KJH2O放出的熱量： Q8= 54.41*172.55*（78-30）= 總放熱量：Q總=1+2+3+4+5+6+7+8= kJ循環(huán)水溫差為8，所以循環(huán)水的質(zhì)量為：m = Q總/m/tm=/4.174/8=kg=122t所以，循環(huán)水的流量為122t。5、變換氣分離器的計算變換氣分離器溫度30，飽和蒸汽壓為4.247kpa，總壓為3.3MPa，則水含量為：4.247/(3300+100)=0.12%設(shè)水含量為xkmol，冷凝分離的水量為(172.55-x)kmol，則總變換氣為2175.37-(172.55-x)=(2002+x)kmolx/(2002+x)=0.12%解方程可以得到：x=2.61kmol則冷凝水的量為：172.55-x=172.55-2.61=169kmol=169*18=3042kg3.04t即：變換后氣液分離器