《工艺计算毕业论》word版.doc

工艺计算1、 中变炉工艺条件的计算 以1mol湿基半水煤气作为计算的基准。1.1一段的出口温度的计算已知条件： 中变炉的进口气体组成： 进中变炉的半水煤气压m力： 7.485kg/cm 一段的进口温度 340 入炉汽气比 0.6 一段温度损失t1 0.3 H2与O2在一般的催化剂床层中完全反应生成H2O1.2一段出口转化率x与出口温度t1的计算湿水煤气组成的计算湿水煤气组成%=干基组成%/（1+入炉汽气比）yCO=30.46%/(1+0.6)=19.04%yCO2=10.01%/(1+0.6)=6.26%yH2=36.73%/(1+0.6)=22.96%yN2=21.56%/(1+0.6)=13.48%yCH2=0.98%/(1+0.6)=0.61%yO2=0.26%/(1+0.6)=0.16%yH2O=0.6/(1+0.6)=37.49%3-2入炉湿气的组成一段出口温度的计算t1=t1-t1+yO2(-HR)O2/Cp+yCO(-HR)CO(x1-x0)/Cp (3-1)t1一段的出口温度 t1一段的入口温度yO2一段入口处O2的湿基组成 yCO一段入口处CO的湿基组成Cp混合气体的真分子热熔kcal/kmolx1、x2一段入口、出口的转化率(-HR)O2O2反应热，kcal/kmol(-HR)COCO反应热，kcal/kmol设一段的出口温度为t1=461，则可从手册中查得：(-HR)CO=8960kcal/kmol (-HR)O2=115600kcal/kmol在P=7.465kg/cm T=(t1+t1)/2=(461+340)=400.5下查合成氨厂工艺技术 与设计手册可得各组分的定压分子热熔：CpCO=7.40kcal/kmol CpCO2=11.72kcal/kmolCpH2=7.00kcal/kmol CpN2=7.29kcal/kmolCpCH4=13.00kcal/kmol CpO2=7.75kcal/kmolCpH2O=9.11kcal/kmol混合气体的比热容为：CpyiCpiyi混合气体各组分的湿基组成Cpi各组分的恒压比热容，kcal/kmoln总的组分数Cp混合式气体的比热容，kcal/kmolCp=19.04%7.40+6.26%11.72+22.96%7.00+13.48%7.29+0.61%13.00+0.16%7.75+37.49%9.11=8.24kcal/kmol=34.44kJ/kmol将所求得的上述数据代入公式（3-1）得：t1=340-3+0.16%115600/8.24+19.04%896049.7%/8.24=462.34 相对误差e=（462.34-461）/461=0.29%0.5%所以：原假设合理，一段的出口温度为t1=462.34 转化率为x1=49.7%一段出口处湿变换气各组分的物质的量为：n1,CO=nCO（1-x1）=0.1904(1-49.7%)=0.0958kmoln1,CO2=nCO2+nCOx1=0.0626+0.190449.7%=0.1572kmoln1,H2=nH2+nCOx1-2nO2=0.2296+0.190449.7%-20.0016=0.3242kmoln1,N2=nN2=0.1348kmoln1,CH4=nCH4=0.0061kmoln1,H2O=nH2O+2nO2-nCOx1=0.3749+20.0016-0.190449.7%=0.2835kmoln1,O2=0kmol3-3出一段的催化剂床层湿气体的组成1.3二段出口温度的计算1、 一段、二段间喷淋水量的计算在一段与二段间列热量衡算式为：Cp1NTt1+W12MH2OiH2O=W12MH2Oi汽+Cp1NT（t2+t2） （3-3）NT湿混合气体流量为：1kmoliH2O114时饱和水的焓值,kcal/kgi汽水蒸气的焓值，kcal/kgMH2O水的分子质量t2：二段入口温度 t2：冷激温度损失2Cp1：一段出口处的湿混合气体恒压比热容，kcal/kmolCp1：二段出口处的湿混合气体恒压比热容，kcal/kmol在P=7.485kg/cm t1=462.34下查合成氨厂工艺技术与设计手册可得各组分的定压分子热熔：CpCO=7.50kcal/kmol CpCO2=12.02kcal/kmolCpH2=7.01kcal/kmol CpN2=7.40kcal/kmolCpCH4=14.22kcal/kmol CpO2=9.24kcal/kmol则将数据代入公式（3-2）得混合气体的比热容为：Cp1=9.56%7.50+15.69%12.02+32.37%7.01+13.46%7.40+0.0061%14.22+28.91%9.24=8.54kcal/kmol=35.69kJ/kmol设二段入口温度t2=391，P=7.465kg/cm下查合成氨厂工艺技术与设计手册可得各组分的定压分子热熔：CpCO=7.41kcal/kmol CpCO2=11.67kcal/kmolCpH2=7.02kcal/kmol CpN2=7.32kcal/kmolCpCH4=13.41kcal/kmol CpH2O=9.04kcal/kmol则混合气体的比热容为：Cp1=9.56%7.41+15.69%11.67+32.37%7.02+13.46%7.32+0.0061%13.41+28.91%9.04=8.41kcal/kmol=35.17kJ/kmol在t2=391，PH2O=P0.6/（1+0.6）=7.4650.6/（1+0.6）=2.80kg/cm查合成氨厂工艺技术与设计手册可得：i汽=777.4kcal/kg=3249.53kJ/kg，在114下饱和水的焓值为：477.48kJ/kg，将上述数据代入公式（3-3）得：35.691.0016462.34+W1218477.48=W12183249.53+35.171.0016（391+3）得： W12=0.053kmol一段、二段间通过冷激后原始组成变为：yCO=19.04%/(1+0.053)100%=18.08%yCO2=6.26%/(1+0.053)100%=5.94%yH2=22.96%/(1+0.053)100%=21.80%yN2=13.48%/(1+0.053)100%=12.80%yCH2=0.61%/(1+0.053)100%=0.58%yO2=0.16%/(1+0.053)100%=0.16%yH2O=（37.49%+0.053）/(1+0.053)100%=37.49%3.1.2.2二段入口处湿基组成的计算 二段入口处总的物质的量等于一段出口处总的物质的量与一、二段间冷激水量，即1.0016+0.053=1.0546kmol湿变换气体的组成：yCO=0.0958/1.0546100%=9.10%yCO2=0.1572/1.0546100%=14.93%yH2=0.3242/1.0546100%=30.79%yN2=0.1348/1.0546100%=12.80%yCH4=0.0061/1.0546100%=0.58%yH2O=（0.2835+0.053）/1.0546100%=31.96%3-4二段入口湿变换气体的组成3.1.2.3二段出口温度t2与二段转化率x2的计算 t2=t2-t2+yCO(-HR)CO（x2-x1）/Cp （3-4）式中：t2二段出口温度，t2二段入口温度，t2二段温度损失2 yCO一段、二段冷激后的原始CO组成 x1、x2一段、二段的转化率 Cp混合气体的真分子热熔，kcal/kmol (-HR)COCO反应热，kcal/kmol设二段出口温度t2=431，则查手册得：(-HR)CO=9047kcal/kmol在P=7.465kg/cm T=(t2+t2)/2=(431+391)=411下查合成氨厂工艺技术 与设计手册可得各组分的定压分子热熔：CpCO=7.434kcal/kmol CpCO2=11.778kcal/kmolCpH2=7.034kcal/kmol CpN2=7.36kcal/kmolCpCH4=13.67kcal/kmol CpH2O=9.145kcal/kmol将数据代入公式（3-2）得混合气体的比热容为：Cp1=9.10%7.434+14.93%11.778+30.79%7.034+12.80%7.36+0.42%13.67+31.96%9.145=8.52kcal/kmol=35.62kJ/kmol将以上数据代入公式（3-4）得： t2=391-2+0.18089047（72%-49.7%）/8.52=431.81相对误差：e=（431.81-431）/431=0.19%0.5%故原假设合理，一段的出口温度为t2=431.81，转化率为x2=72%二段出口湿变换气体各组分的物质的量为：n2,CO=nCO（1-x2）=0.1904(1-72%)=0.0533kmoln2,CO2=nCO2+nCOx2=0.0626+0.190472%=0.1997kmoln2,H2=nH2+nCOx2-2nO2=0.2315+0.190472%-20.0016=0.3654kmoln2,N2=nN2=0.1348kmoln2,CH4=nCH4=0.0061kmoln2,H2O=nH2O+W12+2nO2-nCOx1=0.3749+0.053+20.0016-0.190472%=0.2940kmol 表3-5二段出口湿变换气体组成3.1.3三段出口温度的计算3.1.3.1二段、三段间喷淋水量W23的计算在二段、三段间列热量衡算式：在一段与二段间列热量衡算式为：Cp2NTt2+W23MH2OiH2O=W23MH2Oi汽+Cp2NT（t3+t3） （3-5）NT湿混合气体流量，kmoliH2O114时饱和水的焓值,kcal/kgi汽水蒸气的焓值，kcal/kgMH2O水的分子质量t3：三段入口温度 t3：冷激温度损失3Cp1：二段出口处的湿混合气体恒压比热容，kcal/kmolCp1：三段出口处的湿混合气体恒压比热容，kcal/kmol在P=7.465kg/cm t2=431.81下查合成氨厂工艺技术与设计手册可得各组分的定压分子热熔：CpCO=7.66kcal/kmol CpCO2=11.985kcal/kmolCpH2=7.23kcal/kmol CpN2=7.479kcal/kmolCpCH4=14.00kcal/kmol CpO2=9.36kcal/kmol则将数据代入公式（3-2）得混合气体的比热容为：Cp2=5.06%7.66+18.96%11.985+34.69%7.23+12.80%7.479+0.58%14.00+27.91%9.36=8.82kcal/kmol=36.89kJ/kmol设三段入口温度t3=386，P=7.465kg/cm下查合成氨厂工艺技术与设计手册可得各组分的定压分子热熔：CpCO=7.58kcal/kmol CpCO2=11.84kcal/kmolCpH2=7.205kcal/kmol CpN2=7.50kcal/kmolCpCH4=13.45kcal/kmol CpH2O=9.30kcal/kmol将数据代入公式（3-2）得混合气体的比热容为：Cp2=5.06%7.58+18.96%11.84+34.69%7.205+12.80%7.50+0.58%13.45+27.91%9.30=8.76kcal/kmol=36.61kJ/kmol t3=384 PH2O=P（0.6+1.6W12）/（1.6+1.6W12）=7.465（0.6+1.60.053）/（1.6+1.60.053）=3.03kg/cm查合成氨厂工艺技术与设计手册可得：i汽=774.9kcal/kg=3239.076kJ/kg，在114下饱和水的焓值为：477.48kJ/kg，将上述数据代入公式（3-5）得：36.891.0533431.81+W2318477.48=W23183239.076+36.611.0533（386+3）得： W23=0.0358kmol二段、三段间通过冷激后CO原始组成变为：yCO=yCO/（1+W12+W23）=19.04%/(1+0.053+0.0358)100%=17.49%3.1.3.2三段入口湿变换气体组成的计算三段入口处水汽物质的量等于二段出口水汽的物质的量与二、三间冷激水量之和：0.2940+0.0358=0.3298kmol，其余组分的物质的量等于二段出口处各组分物质的量。表3-6三段入口湿变换气体的组成3.1.3.3三段出口温度t3与三段转化率x3的计算 T3=t3-t3+yCO(-HR)CO（x3-x2）/Cp （3-4）式中：t3三段出口温度，t3三段入口温度，t3三段温度损失2 yCO二段、三段冷激后的原始CO组成 x1、x2二段、三段的转化率 Cp混合气体的真分子热熔，kcal/kmol (-HR)COCO反应热，kcal/kmol设三段出口温度t3=395，则查手册得：(-HR)CO=9133kcal/kmol在P=7.465kg/cm T=(t3+t3)/2=(395+384)=389.5下查合成氨厂工艺技术 与设计手册可得各组分的定压分子热熔：CpCO=7.50kcal/kmol CpCO2=11.75kcal/kmolCpH2=7.21kcal/kmol CpN2=7.41kcal/kmolCpCH4=13.53kcal/kmol CpH2O=9.23kcal/kmol将数据代入公式（3-2）得混合气体的比热容为：Cp=4.89%7.50+18.34%11.75+33.55%7.21+12.38%7.41+0.56%13.53+30.28%9.23=8.73kcal/kmol=36.49kJ/kmol已知要求出中变炉CO的干基含量小于5%，则由下式可得中变炉的最终转化率为：x3=（y入干CO-y出干CO）/（1+y出干CO）y入干CO）100%=（30.46%-5%）/（1+5%）30.46%）100%=79.60%取x3=80%，将以上数据代入公式（3-6）得：t3=384-2+0.17499135（80%-72%）/8.73=396.64相对误差：e=（396.64-395）/395=0.42%5%三段出口湿变换气体各组分的物质的量：n3,CO=nCO（1-x3）=0.1904(1-80%)=0.0381kmoln3,CO2=nCO2+nCOx3=0.0626+0.190480%=0.2149kmoln3,H2=nH2+nCOx3-2nO2=0.2315+0.190480%-20.0016=0.3806kmoln3,N2=nN2=0.1348kmoln3,CH4=nCH4=0.0061kmoln3,H2O=nH2O+W12+W23+2nO2-nCOx3=0.3749+0.053+0.0358+20.0016-0.190480%=0.3146kmol表3-7 三段出口湿变换气体组成3.1.3.4平衡温距的计算 Kp=（yCO2yH2）/（yCOyH2O）式中：Kp平衡常数 yCO2中变炉出口处CO2浓度 yH2中变炉出口处H2浓度 yCO中变炉出口处CO浓度 yH2O中变炉出口处H2O浓度代入数据得：Kp=（19.73%34.95%）/（3.50%28.88%）=6.28查手册可得：te=460 则te=te-t3=460-396.64=63.36符合条件： 40te70所以原假设是合理的，三段出口温度为：t3=396.64 转化率为x3=80%3.1.4中温变换炉的工艺条件的汇总表3-8中变炉的工艺条件的汇总3.2中温变换炉物料以及热量衡算以1kmol干半水煤气为计算标准3.2.1物料衡算3.2.1.1一段催化剂床层的物料衡算1、 进一段催化剂床层是气体的组成 进中温变换炉一段湿半水煤气中分别含干半气1kmol，水汽0.6kmol，湿气组成。 表3-9 进一段催化剂层湿变换气体组成2、出一段催化剂床层的湿变换气体各组分的物质的量n1,CO=nCO（1-x1）=0.3046(1-49.7%)=0.1532kmoln1,CO2=nCO2+nCOx1=0.1001+0.304649.7%=0.2515kmoln1,H2=nH2+nCOx1-2nO2=0.3673+0.304649.7%-20.0026=0.5135kmoln1,N2=nN2=0.2156kmoln1,CH4=nCH4=0.0098kmoln1,H2O=nH2O+2nO2-nCOx1=0.6+20.0026-0.304649.7%=0.4538kmoln1,O2=0kmol表3-10 出一段催化剂床层湿变换气体组成3.2.1.2 二段催化剂床层物料衡算1、 进二段催化剂床层湿变换气体组成二段进口干变换气体量等于一段出口干气体量、二段进口水量可由前面的计算结果按比例算得：W12=1.5974W12/1.0016=1.59740.053/1.0016=0.085kmol二段进口总水汽量等于0.085+0.4538=0.5388kmol则二段进口温度湿变换气体组成：表3-11 进二段催化剂床层湿变换气体组成2、出二段催化剂床层的湿变换气体各组分的物质的量n2,CO=nCO（1-x2）=0.3046(1-72%)=0.0853kmoln2,CO2=nCO2+nCOx2=0.1001+0.304672%=0.3194kmoln2,H2=nH2+nCOx2-2nO2=0.3673+0.304672%-20.0026=0.5814kmoln2,N2=nN2=0.2156kmoln2,CH4=nCH4=0.0098kmoln2,H2O=nH2O+2nO2-nCOx1+0.085=0.6+20.0026-0.304672%+0.085=0.4709kmol表3-12 出二段催化剂床层湿变换气体组成3.2.1.3 三段催化剂床层物料衡算1、进三段催化剂床层湿变换气体组成三段进口干变换气体量等于二段出口干变换气体气体量，三段进口补加水量可由前面的计算结果按比例算得：W23=1.6824W23/1.0546=1.68240.0358/1.0546=0.0571kmol三段进口总水汽量为：0.0571+0.4709=0.528kmol则二段进口湿变换汽组成为：表3-13 进三段催化剂层湿变换气体组成n3,CO=nCO（1-x3）=0.3046(1-80%)=0.061kmoln3,CO2=nCO2+nCOx3=0.1001+0.304680%=0.3438kmoln3,H2=nH2+nCOx3-2nO2=0.3673+0.304680%-20.0026=0.6058kmoln3,N2=nN2=0.2156kmoln3,CH4=nCH4=0.0098kmoln3,H2O=nH2O+2nO2-nCOx3+0.085+0.0571=0.6+20.0026-0.304680%+0.085+0.0571=0.5036kmol表3-14 出三段催化剂层湿变换气体组成3.2.2 热量衡算3.2.2.1一段催化剂床层的热量衡算1、 CO变换的反应热 QA=nCOx1(-HR)CO=0.304649.7%37452.8=5669.84kJ2、O2的反应热 QB=nO2x1(-HR)O2=0.002649.7%4832052=1248.80kJ3、 气体的升温热 QC=n1总CP(t1-t1)=1.59634.44（462.34-340）=6724.57kJ4、 热量损失QS=QA+QB+QC=5669.84+1248.80-6724.57=194.07kJ3.2.2.2一、二段催化剂床层间的热量衡算1、 段间气体降温的热量QA=n2总（CP1t1-CP1t2）=1.596（35.69462.34-35.17391）=4388.11kJ2、 冷激水升温的焓差QB=W12MH2O（i汽-iH2O）=0.08518（3249.53-477.48）=4241.24kJ3、 热量损失QS=QA-QB=4388.11-4241.24=146.24kJ3.2.2.3二段催化剂床层间的热量衡算1、CO变换的反应热 QA=nCO（x2-x1）(-HR)CO=0.3046（72%-49.7%）90474.18=2568.71kJ2、气体的升温热 QB=n2总CP(t2-t2)=1.682435.69（431.81-391）=2450.43kJ4、热量损失 QS=QA-QB=2568.71-2450.43=118.28kJ3.2.2.4二、三段催化剂床层间的热量衡算1、段间气体降温的热量QA=n2总（CP2t2-CP2t3）=1.6824（36.89431.81-36.61384）=3148.16kJ2、冷激水升温的焓差QB=W23MH2O（i汽-iH2O）=0.057118（3239.076-477.48）=2838.37kJ3、热量损失QS=QA-QB=3148.16-2838.37=309.79kJ3.2.2.5三段催化剂床层间的热量衡算1、CO变换的反应热 QA=nCO（x3-x2）(-HR)CO=0.3046（80%-72%）91334.18=813.99kJ2、气体的升温热 QB=n3总CP(t3-t3)=1.739536.61（396.64-384）=804.95kJ4、热量损失 QS=QA-QB=813.99-804.95=9.04kJ3.3蒸汽过热器的物料及热量衡算3.3.1物料衡算3.3.1.1蒸汽过热器的进料量进蒸汽过热器气体量等于三段出口处的气体量为：1.7395kmol，其中含有的干变换气体量为：1.2359kmol，含水汽量为：0.5036kmol。 补加水蒸汽量：3.3.1.2蒸汽过热器的进料量与出料量是相同的。表3-15 入蒸汽过热器干变换气的组成组分COCO2H2N2CH4合计物质量kmol0.0610.34380.60580.21560.00981.2359组成%4.9427.8249.0217.440.781003.3.2 蒸汽过热器的热量衡算3.3.2.1 进入蒸汽过热器的热量1、干变换气体带入的热量蒸汽过热器入口处的温度：由，查手册可得各组分的平均比热容：kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol （3-8）式中 混合气各组分干基组成 各组分的恒压比热容，kcal/kmol。 n总组分数 混合干气体的平均比热容，kcal/kmol将以上数据代入公式（3-8）可得干变换气的平均比热容：=4.94%7.17+27.82%10.54+49.02%6.99+17.44%7.13+0.78%11.11 =8.04kcal/kmol=33.61kJ/kmol 2、 水蒸气的入热由蒸气分压查手册知： 3、外供饱和蒸汽的入热由查手册可得 3.3.2.2 蒸汽过热器出热1、干变换气体带出的热量蒸汽过热器出口处的温度：。由，查手册得到各组分的平均比热容为：kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol 将以上的数据代入公式（3-8）可得干变换气的平均比热容为： =4.94%7.15+27.82%10.46+49.02%7.01+17.44%7.11+0.78%10.72 =8.02kcal/kmol=33.52kJ/kmol 2、 水蒸气带出的热量水蒸气分压查手册得：。 3、外供饱和蒸汽出热量 (3-9)式中 进蒸汽过热器总热量，kJ。 出蒸汽过热器总热量，kJ。将数据代入此公式得：解得：，从过热水蒸汽表得。3.4 蒸汽混合点处的物料及热量衡算3.4.1 物料衡算3.4.1.1 蒸汽混合点处的进料量 蒸汽混合点处的进料量等于饱和热水塔塔顶的出料量，以1kmol干半气为计算基准，进入蒸汽混合和点处的干半水煤气量为：1kmol，设进入蒸汽混合点处的湿半水煤气中含的水汽为kmol，外供的蒸汽量：3.94/18=0.2189kmol,入炉的汽气比为：0.6，则湿半水煤气中的水汽含量：。3.4.1.2 蒸汽混合点处的出料量 干半水煤气量为：1kmol，水汽量为：0.6kmol。3.4.2 热量衡算3.4.2.1 进入蒸汽混合点处的热量 蒸汽混合点处的入口温度的计算 (3-10)公式 干半水煤气中的水汽含量，kmol。 水汽分压，kg/cm2。 饱和度，取95%。 将数据代入公式（3-10）得：，查手册得，因此可得。1、干半水煤气带入的热量由，查手册可得各组分的平均比热容为： kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol将以上数据代入（3-8）求得干变换气的平均比热容为：=30.46%7.02+9.63%9.63+36.73%6.92+21.56%7.02+0.98%9.01+0.26%7.13=7.23kcal/kmol=30.22kJ/kmol 2、水蒸气的入热由，查手册可得知：。 3、补加的蒸汽入热由，下查手册 3.4.2.2 出蒸汽混合点处的热量1、干半水煤气带出的热量假设蒸汽混合点的出口温度：，查手册的各组分的平均比热容为：kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmolkcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol将以上数据代入公式（3-8）可得干半水煤气的平均比热容：=30.46%7.03+9.63%9.70+36.73%7.03+21.56%7.01+0.98%9.00+0.26%7.16=7.28kcal/kmol=30.43kJ/kmol 2、水蒸气出热 水蒸气的分压，查手册可得：。 忽略热量损失相对误：蒸汽混合点处的出口温度。3.5 主热交换器的物料及热量衡算3.5.1 物料衡算3.5.1.1 主热交换器的进料量主热交换器的进料是由两个部分组成，一部来自蒸汽混合点处的半水煤气为1.6kmol，其中分别含有干半水煤气的量：1kmol、水汽的量：0.6kmol。另一个部分是来自蒸汽过热器的变换气为1.7395kmol，分别含有干变换气体量：1.2359kmol、水汽量：0.5036kmol。3.5.1.2 主热交换器的出料量 主热交换器的出料量等于进料量。3.5.2 主热交换器的热量衡算3.5.2.1 干半水煤气带入的热量。QB=干半水煤气体量t入CPc=115130.43=4594.93kJ3.5.2.2 半水煤气中水蒸气入热量由水蒸气分压，查手册可得： 3.5.2.3 干变换气体的入热变换气入口处的温度，查手册可得各组分的平均比热容：kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmolkcal/kmol kcal/kmol 将以上的数据代入公式（3-8）可得干半水煤气的平均比热容：=4.94%7.31+27.82%10.63+49.02%7.17+17.44%7.28+0.78%10.90=8.19kcal/kmol =34.23 kJ/kmol 3.5.2.4 干变气体中水汽入热,查手册得 3.5.3 主热交换器的出热量3.5.3.1 干半水煤气的出热量，查手册可得各组分的平均比热容为：kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmolkcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol将以上的数据代入公式（3-8）可得干半水煤气的平均比热容：=30.46%7.15+10.01%10.36+36.73%6.965+21.56%7.09+0.98%10.53+0.26%10.52=7.43kcal/kmol=31.06kJ/kmol 3.5.3.2 半水煤气中的水蒸气带出的热量水蒸气的分压，查手册可得： 3.5.3.3 干变气的出热量设变换气体的出口温度，查手册可得各组分的平均比热容：kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmolkcal/kmol kcal/kmol 将以上的数据代入公式（3-8）可得干变换气的平均比热容：=4.94%7.26+27.82%9.75+49.02%6.85+17.44%7.02+0.78%9.32=7.73kcal/kmol =32.31kJ/kmol 3.5.3.4 干变换气中水汽出热量,查得 热损失为，相对误差： 变换气体的出口温度。3.6 低变炉工艺条件的计算3.6.1 低变炉出口温度及转化率计算已知：计算基准：以1kmol湿半水煤气为计算基准 低温变换炉的进口温度： 低温变换炉的热量损失： 低温变换炉出口CO干基组成：小于1.5% 低温变换炉的进口组成：等于中变炉的出口组成3.6.1.1 出口温度以及转化率的计算 （3-11）式中中 低温变换炉的出口温度，。 低温变换炉的入口温度，。 低温变换炉的温度损失，2 二、三段冷激后的CO的原始组成， CO的反应热，kcal/kmol， 二、三段的转化率 混合气体的真分子热熔，kcal/kmol。设低温变炉的出口温度= 221 ，查手册得= 40052kcal/kmol在= 7.135 下查手册得各组分的恒压分子热熔为： kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol将以上数据代入公式（3-2）得混合气体的比热容：=3.50%7.12+19.73%10.64+34.95%6.99+12.38%7.08+0.56%11.04+28.88%9.11=8.36kcal/kmol=34.94kJ/mol已知低变炉CO的干基含量小于1.5%，由下式可得中变炉的最终转化率为：取，将以上的数据代入公式（3-11）得：相对误差：因此：，3.6.2 低温变换炉的物料衡算以及热量衡算以1kmol的干半水煤气作为计算的基准3.6.2.1 物料衡算1、低温变换炉的进料量以及组成低温变换炉的进料量等于中温变换炉的出料量并且组成相同2、低温变换炉的出料量以及组成 低温变换炉的出口处的湿变换气体的组成： 表3-16 低温变换炉的出口湿变换气的组成组分COCO2H2N2CH4H2O合计物质量kmol0.01520.38950.65150.21560.00980.45791.7395组成%0.8722.3937.4512.390.5826.32100表3-17 低变炉出口干变换气组成组分COCO2H2N2CH4合计物质量kmol0.01520.38950.65150.21560.00981.2816组成%1.1930.3950.8316.820.771003.6.2.2 热量衡算1、CO变换的反应热2、气体的升温热3、热量的损失3.7 一水加热器的物料以及热量衡算3.7.1 一水加热器的物料衡算3.7.1.1 一水加热器的进物料量以及组成1、变换气体的进气量以及组成同低变炉的出口见表3-16、3-17。2、进水量等于。3.7.1.2 一水加热器的出物料量以及组成变换气体的出气量以及组成与进口处的变换气相同，出水量等于进水量。3.7.2 一水加热器的热量衡算3.7.2.1 一水加热器的进出口温度的确定1、一水加热器的出水温度的确定饱和热水塔的塔顶汽液温差为3.6，饱和热水的进水温度：，2、一水加热器出变换气体的出口温度的确定为了不使变换气体中的水汽在进入饱和热水塔时被冷凝，进塔的温度要高于露点温度（115140），取饱和热水塔变换气体进口温度，则3、一水加热器中变换气体入口温度的确定 3.7.2.2 进入一水加热器的热量1、干变换气体的入热量变换气体的入口温度，查手册可得出各组分的平均比热容为：kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmolkcal/kmol kcal/kmol 将以上的数据代入公式（3-8）可得干变换气体的平均比热容：=1.19%7.11+30.39%9.98+50.83%6.99+16.82%7.05+0.77%9.74 =7.93kcal/kmol =33.15kJ/kmol2、干变换气体中水汽带入的热量查手册可得 3、饱和热水塔热水带入的热量3.7.2.3 出一水加热器的热量1、干变换气体带出的热量，查手册可得各组分的平均比热容为： kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol 将以上数据代入公式（3-8）可得干变换气体的平均比热容：=1.19%7.16+30.39%9.78+50.83%6.98+16.82%7.23+0.77%9.32=7.89kcal/kmol =32.98kJ/kmol 2、干变换气体的水汽带出的热量查手册可得出 3、饱和热水的出热量下，查得。 热量损失为。 （3-12）式中 总的入热，kJ。 总的出热，kJ。将以上数据代入公式（3-12）： 解得：，查饱和水性质表可得对应的温度。3.8 饱和塔的物料以及热量衡算3.8.1 物料衡算3.8.1.1 饱和塔的进料量以及组成1、半水煤气的进料量 干半水煤量：1kmol,组成见表3-1。 进料温度为90时查得，1kmol干半水煤气体所带的水量等于： ，2、热水量：等于一水加热器所提供的热水量为7.22kmol.3.8.1.2 饱和塔的出料量以及组成1、半水煤气体的出料半水煤气体的出料量以及组成等于进蒸汽混合点处的进料量以及组成。其中含有干半水煤气为1kmol，含水汽量为0.38kmol。2、出塔的热水量：7.32+0.10520.32=7.11kmol。3.8.2 饱和塔热量衡算3.8.2.1 饱和塔带入的热量1、干半水煤气体带入的热量，下，查得的各组分的平均比热容为：kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmolkcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol将以上的数据代入公式（3-8）可得干半水煤气平均比热容为：=30.46%7.05+10.01%9.24+36.73%6.91+21.56%7.04+0.98%8.81+0.26%7.13=7.23kcal/kmol=30.22kJ/kmol 2、湿半水煤气体中的水蒸气带入的热量 查手册可得。3、热水的入热量 下查手册可得。 3.8.2.2 饱和塔的出热量1、干半水煤气带出的热量由，查手册可得各组分的平均比热容： kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol kcal/kmol将以上数据代入公式（3-8）可得干半水煤气体的平均比热容：=30.46%7.01+10.01%9.54+36.73%6.84+21.56%6.98+0.98%8.89+0.26%7.03=7.21kcal/kmol=30.14kJ/kmol 2、湿半水煤气体中水汽带出的热量 ，查手册可得： 3、饱和塔热水的出热量 将以上数据代入公式（3-12）得： 得：，查饱和水性质表可得饱和塔相应的温度。3.9 热水塔的物料衡算以及热量衡算3.9.1 热水塔的物料衡算3.9.1.1 热水塔的进物料量以及组成1、 变换气体进气量以及组成同低温变换炉出口处见表（3-16），其中干半气体量等于1.2816kmol，含有水汽量等于0.4579kmol。2、进水量等于饱和塔的出水量7.11kmol。3.9.1.2 热水塔的出物料量以及组成1、热水量：7.32kmol。2、干变换气体的出气量以及组成与低温变换炉的出口处干变换气相同见表3-17。3、补加的水量设变换气体的出塔温度，查手册