甲醇變換工段工藝計算知識講解

1、精品文檔甲醇二期變換計算以 1h 為計算基準。煤氣進系統(tǒng)壓力3.3MPa (表壓)，溫度202 C o1 、1# 廢熱鍋爐計算1.1 物料恒算1.1.1 計算變換系統(tǒng)煤氣的組分進系統(tǒng)的水煤氣202，查表可知此條件下的汽氣比為0.9。進變換系統(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=1459107mol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

2、數(shù)：CO% = 36316*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小數(shù)/kmolCO

3、43%697.137CO220%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 C)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%1.463313

4、49H2O47.37%1459.1154.412222925息私100.00%3080.3737310811.1.2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口溫度 202C,出口溫度174C,則：出廢熱鍋爐的水煤氣的溫度為174C ,止匕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=15320.52k/ 15.32t表1.3經(jīng)過廢熱鍋爐

5、的濕基煤氣組分組分濕基的百分含量摩爾數(shù)/molCp, 200kJ/(kmol C)放出的熱量/KJCO697.1430.5591454CO2324.2546.8424897H2588.3529.2481035O24.8630.84191H2s4.7036.54803COS0.5030.54271.46331349ArH2O （氣態(tài)）607.9754.4134750340息私2229.23362584961.2 、熱量恒算水煤氣放熱量的計算水煤氣通過廢熱鍋爐的進口溫度 202C,出口溫度174C,則：CO 放出的熱量：Qi=30.5*697.14* (202-174) = 591454KJCO2

6、放出的熱量：Q2=46.8 * 324.25 * (202-174) = 424897KJH2放出的熱量：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= Q8+Q9+Q10 =Q8為H2O蒸氣的冷凝

7、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* AvapHm =15320*2087.1=31974372kJ精品文檔精品文檔Q9= 54.41*607.97*（ 202-174） = 926230kJQ10= 851.14*18*4.312*（ 202-174） = 1849738kJH2O 放出的熱量：Qh2o= Q8+Q9+Q1產(chǎn) 31974372+ 926230+ 1849738=34750340kJ水煤氣放出的總熱量Q 總=（21+Q2+Q 3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8+Q9+Q io=591454+424897+ 481035+4191

8、+4803+ 427+1349+ 31974372+926230+ 1849738= 36258496kJ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：158C,汽化熱為2087.1KJ/kg,在108158c之間，水的平均比熱容為：4.280kJ/ （kg C）。廢熱鍋爐吸收的熱量：設副產(chǎn)蒸汽摩爾量為xKmol， 則設廢熱鍋爐排污水量按2%計算，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* （ 15

9、8-108）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= 36258496*（ 1-10%）77.04 x+3852x+37568x= 36258496*（ 1-10%）41494x=36258496*（ 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。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

10、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變換反應中，主反應CO +H2O=CO2+H2反應前后分子 數(shù)不變，為了簡化計算過程，可以認為經(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。求參加變換反應的CO 摩爾數(shù)已知變換爐出口變換氣干基的 CO%=12.2%,設變換氣中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)反應方程式CO +H2O=CO2+H2計算，精品文檔精品文檔參加反應

11、的 CO 摩爾數(shù)：Mco= 697.14-x =697.14-252=445.14 kmol,貝U可以計算出參加反應的H2O摩爾數(shù)：MH2o=445.14kmol反應產(chǎn)物CO2摩爾數(shù)：Mco=445.14kmol反應產(chǎn)物H2摩爾數(shù)：Mco=445.14kmol根據(jù)反應式，2H2 +O2=2H2O,已知半水煤氣中O2的摩爾數(shù)為4.86kmol,為簡化計算，認為。2全部參加反應，則可以計算出：參加反應的H2摩爾數(shù)：9.72kmol,反應產(chǎn)物H2O的摩爾數(shù)：9.72mol根據(jù)以上兩個反應方程式計算，可以求出：變換氣中 H2O 的摩爾數(shù):607.97-445.14+ 9.72=172.55 kmol變

12、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%25230.51475712CO234.59%769.3948.27120243H246.03%1023.7729.25739664O20.00%030.80H2s0.21%4.7036.532937.6COS0.02%0.5030.52928Ar0.07%1.46339250.56H2O7.76%172.5554.411

13、802582息里100%2175.37161833174、變換氣廢熱鍋爐蒸汽量的計算進口溫度/C出口溫度/C變換氣372180變換氣放出的熱量計算：CO 放出的熱量：Qi=30.5*252* (372-180) = 1475712KJCO2 放出的熱量:Q2=48.2 *769.39 * (372-180) = 424897KJH2放出的熱量：Q3=29.2* 1023.77 * (372-180) =5739664KJO2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 * (37

14、2-180) = 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 =Q 1+Q2+Q 3+ Q 4+ Q 5+ Q 6+ Q 7+Q 8=16183317kJ已知計算數(shù)據(jù)：副產(chǎn)蒸汽規(guī)格：1.0MPa (表壓)，180.2C,汽化熱2019.7kJ/kg。脫鹽水：進口 108C,出口 1799C,脫鹽水在此溫度區(qū)間的平均比熱容為 4.31kJ/(kg C)吸收熱量的計算設副產(chǎn)蒸汽量為x千克，設排污量為2%脫鹽水溫度升高吸收

15、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=16183317解方程計算出：x=6928kg = 6.9t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)過水解脫硫梢， 因為反應量很小，所以認為總摩爾數(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

16、的百分含量摩爾數(shù)/KmolC平均(kJ/kmol。放出的熱量/kJCO11.33%25230.6370137.6CO234.59%769.3949.21816991H246.03%1023.7729.11430002O20%030.80H2s0.21%4.5636.57989.12COS0.01%0.2530.5366Ar0.07%1.46332312.64H2O7.76%172.5554.41450645.4息里100%2175.3740784444、變換氣冷卻器循環(huán)水量的物料衡算進口溫度/C出口溫度/C變換氣7830變換氣放出的熱量：CO 放出的熱量：Qi=30.6*252* (78-30

17、) = 1475712KJCO2 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) = 481035KJO2 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* 0.50 * (78-30) = 427KJAr 放出的熱量：Q7= 33* 1.46 * (78-30) = 1349KJ精品文檔精品文檔Q8= 54.41*172.55*（ 78-30

18、） = 1802582H2O 放出的熱量：總放熱量：Q 總=(21+Q2+Q3+Q4+Q 5+Q 6+ Q 7+Q 8=4078444 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=4078444/4.174/8=122138kg=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=3