甲醇變換工段工藝計(jì)算

1、甲醇二期變換計(jì)算以 1h 為計(jì)算基準(zhǔn)。煤氣進(jìn)系統(tǒng)壓力3.3MPa (表壓)，溫度202C。1、 1# 廢熱鍋爐計(jì)算1.1 物料恒算1.1.1 計(jì)算變換系統(tǒng)煤氣的組分進(jìn)系統(tǒng)的水煤氣202C，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(jì)算各組分的摩爾數(shù)：CO% = 36

2、316*43%*1000/22.4 = 697137molCO2% = 36316*20%*1000/22.4 = 324250molH2% = 36316*36.29%*1000/22.4 = 588351 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%697.137

3、CO220%324.25H236.29%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 Y)放出的熱量/KJCO22.63%697.1430.5591454CO210.53%324.2546.8424897H219.10%588.3529.2481035O20.16%4.8630.84191H2S0.15%4.7036.54803COS0.02%0.5030.5427Ar0.05%1.46331349H2O47.3

4、7%1459.1154.412222925總量100.00%3080.37計(jì)算經(jīng)過(guò)廢熱鍋爐后煤氣的組分水煤氣通過(guò)廢熱鍋爐的進(jìn)口溫度 202C，出口溫度174C，貝卩：出廢熱鍋爐的水煤氣的溫度為174C,此溫度的飽和蒸汽壓為900kP(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/ () =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=15320.52kF 15.32t表1.3經(jīng)過(guò)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

5、/(kmol Y)放出的熱量/KJCO697.1430.5591454CO2324.2546.8424897H2588.3529.2481035O24.8630.84191H2S4.7036.54803COS0.5030.5427Ar1.46331349H2O （氣態(tài)）607.9754.41總量2229.231.2、熱量恒算水煤氣放熱量的計(jì)算水煤氣通過(guò)廢熱鍋爐的進(jìn)口溫度 202C，出口溫度174C，則:CO放出的熱量：Q1=30.5*697.14* (202-174) = 591454KJCO2放出的熱量：Q2=46.8 * 324.25 * (202-174) = 424897KJH2放出的

6、熱量：Q3=29.2* 588.35 * (202-174) = 481035KJO2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= Q 8+ Q 9+Q 10 =Q 8為H2O蒸氣的冷凝熱，Q 9為H2O蒸氣冷卻放出的顯熱，Q 10 為液態(tài)H2O冷卻放出的顯熱。Q 8=M* vapH

7、m =15320*2087.1=31974372kJQ9= 54.41*607.97* (202-174) = 926230kJQio= 851.14*18*4.312* (202-174) = kJH2O放出的熱量：Qh2o= Q 8+Q 9+ Q10= 31974372+ 926230+ =kJ水煤氣放出的總熱量Q 總=Q 1+ Q 2+Q 3+ Q 4+ Q 5+ Q 6+ Q 7+Q 8+ Q 9+ Q10=591454+424897+ 481035+4191+4803+ 427+1349+ 31974372+ 926230+ = kJ廢鍋副產(chǎn)蒸汽量的計(jì)算：Q1 鍋爐副產(chǎn)蒸汽的壓力為

8、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：158C，汽化熱為2087.1KJ/kg，在108158C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(jì)算，則排污 摩爾量為： 2%xKmol 。排污帶走的顯熱： 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(duì)廢熱鍋爐作能量恒算：熱損失取 10%：x*2% *18 * 4.280* (158-108)

9、 + 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(shí)際蒸汽產(chǎn)量為： 12t/h。2、氣液分離器排水量的計(jì)算前面已經(jīng)計(jì)算出來(lái)，水煤氣經(jīng)過(guò)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(guò)變換爐后的物料恒算計(jì)算說(shuō)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(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，

10、可以認(rèn)為經(jīng)過(guò)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=CO2+H2計(jì)算，參加反應(yīng)的 CO 摩爾數(shù)：Meo二 697.14-x =697.14-252=445.14 kmol,則可以計(jì)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=

11、445.14kmol反應(yīng)產(chǎn)物H2摩爾數(shù)：Mco=445.14kmol根據(jù)反應(yīng)式，2H2 +。2=2出0,已知半水煤氣中02的摩爾數(shù)為4.86kmol，為簡(jiǎn)化計(jì)算，認(rèn)為O2全部參 加反應(yīng)，則可以計(jì)算出：參加反應(yīng)的H2摩爾數(shù)：9.72kmol，反應(yīng)產(chǎn)物出0的摩爾數(shù)：9.72mol根據(jù)以上兩個(gè)反應(yīng)方程式計(jì)算，可以求出：變換氣中 H2O 的摩爾數(shù)：607.97-445.14+ 9.72=172.55 kmol變換氣中 CO2 的摩爾數(shù)：324.25+445.14=769.39kmol變換氣中 出 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

12、百分含量摩爾數(shù)/KmolC平均放出的熱量/kJ(kJ/kmolc)CO11.33%25230.5CO234.59%769.3948.2H246.03%1023.7729.2O20.00%030.80H2S0.21%4.7036.532937.6COS0.02%0.5030.52928Ar0.07%1.46339250.56H2O7.76%172.5554.41總量100%2175.374、變換氣廢熱鍋爐蒸汽量的計(jì)算進(jìn)口溫度/ C出口溫度/C變換氣372180變換氣放出的熱量計(jì)算:CO放出的熱量：Q1=30.5*252* (372-180) = KJCO2放出的熱量：Q2=48.2 *769.3

13、9 * (372-180)=424897KJH2放出的熱量：Q3=29.2* 1023.77 * (372-180)=KJ02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 * (372-180) =9250.56KJH2O放出的熱量：Q8= 54.41*172.55* (372-180)=1802582變換氣放出的總熱量：Q 總=Q 什 Q 2+Q 3+ Q 4+ Q 5+ Q 6+ Q 7+Q

14、 8=kJ已知計(jì)算數(shù)據(jù)：副產(chǎn)蒸汽規(guī)格：I.OMPa (表壓)，1802C，汽化熱2019.7kJ/kg。脫鹽水：進(jìn)口 108C，出口 1799C，脫鹽水在此溫度區(qū)間的平均比熱容為 4.31kJ/(kg G)吸收熱量的計(jì)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*2019.7二 解方程計(jì)算出：x=6928kg6.9t即：變換氣廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽量為：6.9t實(shí)際流量計(jì)顯示：8t/h4、經(jīng)過(guò)水解脫硫槽之后的物料

15、衡算反應(yīng)方程式為：CS2+4H2二 2H2S+CH4MoO3+2H2S+H2= MoS3+3H2OCoO+ H2S= CoS+3H2O為了簡(jiǎn)化計(jì)算，經(jīng)過(guò)水解脫硫槽， 因?yàn)榉磻?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 -C)放出的熱量/kJCO11.33%25230.6370137.6CO234.59%769.3949.2H246.03%1023.7729.1O20%030.80H2S0.21%4.5636.57989.12COS0.01%0.2530.5366Ar0.07%1.46332312.64H2

16、O7.76%172.5554.41450645.4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/C出口溫度/C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) = 424897KJH2放出的熱量：Q3=29.1* 588.35 * (78-30) = 481035KJ。2放出的熱量：Q4=30.8* 4.86* (78-30)=4191KJH2S放出的熱量：Q5= 36.5* 4.70* (78-30)=4803KJCOS放出的熱量：Q6= 30.5* 0

17、.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) = 1802582總放熱量：Q 總=Q i+ Q 2+ Q 3+ Q 4+Q 5+Q 6+ Q 7+ Q 8= kJ循環(huán)水溫差為8C,所以循環(huán)水的質(zhì)量為：m = Q 總/m/?tm=/4.174/8=122138kg=122t所以，循環(huán)水的流量為122t5、變換氣分離器的計(jì)算變換氣分離器溫度30C，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=172.55-2.6 仁169kmol=169*18=3042kg 3.04t即：變換后氣