甲醇变换工段工艺计算知识讲解

1、精品文档甲醇二期变换计算以 1h 为计算基准。煤气进系统压力3.3MPa (表压)，温度202 C o1 、1# 废热锅炉计算1.1 物料恒算1.1.1 计算变换系统煤气的组分进系统的水煤气202，查表可知此条件下的汽气比为0.9。进变换系统的湿水煤气的总量：69000m3水煤气中的水含量：Vh2o=69000*(0.9/1.9) = 32684m3=32684*1000/22.4mol=1459107mol水煤气的干气量：V 干 =69000*(1/1.9)= 36316 m3=36316*1000/22.4/1000kmol=1621.25kmol 已知煤气中各组分的含量，计算各组分的摩尔

2、数：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干基煤气的组分组分干基的百分含量摩小数/kmolCO

3、43%697.137CO220%324.25H236.29%588.351O20.3%4.863H2s0.29%4.701COS0.031%0.502Ar0.09%1.459总含量100%1621.25表1.2湿基煤气的组分组分湿基的百分含量摩尔数/molCp, 200kJ/(kmol C)放出的热量/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计算经过废热锅炉后煤气的组分水煤气通过废热锅炉的进口温度 202C,出口温度174C,则：出废热锅炉的水煤气的温度为174C ,止匕温度的饱和蒸汽压为900kpa绝压)，出气液分离器之后，干水煤气中与水蒸气含量比值为：0.9/ (3.3+0.1-0.9) =0.36水煤气中H2O蒸汽含量为:1621.24* 0.36=607.97kmol液态水含量为：1459.11-607.97=851.14kmol=851.14*18kg=15320.52k/ 15.32t表1.3经过废热锅炉

5、的湿基煤气组分组分湿基的百分含量摩尔数/molCp, 200kJ/(kmol C)放出的热量/KJCO697.1430.5591454CO2324.2546.8424897H2588.3529.2481035O24.8630.84191H2s4.7036.54803COS0.5030.54271.46331349ArH2O （气态）607.9754.4134750340息私2229.23362584961.2 、热量恒算水煤气放热量的计算水煤气通过废热锅炉的进口温度 202C,出口温度174C,则：CO 放出的热量：Qi=30.5*697.14* (202-174) = 591454KJCO2

6、放出的热量：Q2=46.8 * 324.25 * (202-174) = 424897KJH2放出的热量：Q3=29.2* 588.35 * (202-174) = 481035KJO2 放出的热量：Q4=30.8* 4.86* (202-174) = 4191KJH2s放出的热量：Q5= 36.5* 4.70* (202-174) = 4803KJCOS 放出的热量:Q6= 30.5* 0.50 * (202-174) = 427KJAr 放出的热量：Q7= 33* 1.46 * (202-174) = 1349KJH2O 放出的热量：QH2O= Q8+Q9+Q10 =Q8为H2O蒸气的冷凝

7、热，Q 9为H2O蒸气冷却放出的显热，Q 10 为液态H2O冷却放出的显热。Q 8=M* AvapHm =15320*2087.1=31974372kJ精品文档精品文档Q9= 54.41*607.97*（ 202-174） = 926230kJQ10= 851.14*18*4.312*（ 202-174） = 1849738kJH2O 放出的热量：Qh2o= Q8+Q9+Q1产 31974372+ 926230+ 1849738=34750340kJ水煤气放出的总热量Q 总=（21+Q2+Q 3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8+Q9+Q io=591454+424897+ 481035+4191

8、+4803+ 427+1349+ 31974372+926230+ 1849738= 36258496kJ废锅副产蒸汽量的计算：Q1 锅炉副产蒸汽的压力为0.5MPa（ 表压） ， 查询饱和蒸汽压数据表可知，此条件下蒸汽的温度为：158C,汽化热为2087.1KJ/kg,在108158c之间，水的平均比热容为：4.280kJ/ （kg C）。废热锅炉吸收的热量：设副产蒸汽摩尔量为xKmol， 则设废热锅炉排污水量按2%计算，则排污摩尔量为：2%xKmol。排污带走的显热：Q1 = x*2% *18 * 4.280* （ 158-108）脱盐水升温的显热：Q2= x*18*4.280* （ 15

9、8-108）脱盐水汽化的潜热：Q3 =x*18*2087.1对废热锅炉作能量恒算：热损失取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%）则副产蒸汽的摩尔数： x=786.44Kmol则副产蒸汽的质量： 786.44*18=14155kg=14.15t实际蒸汽产量为：12t/h。2 、气液分离器排水量的计算前面已经计算出来，水煤气经过废热锅

10、炉后，液态水含量为：15.32t分离器的排液量为：15.32t3、经过变换炉后的物料恒算计算说明：在CO变换反应中，主反应CO +H2O=CO2+H2反应前后分子 数不变，为了简化计算过程，可以认为经过变换炉后煤气的总摩尔数不变，H2S、 COS、 Ar 的摩尔数也不发生变化。求参加变换反应的CO 摩尔数已知变换炉出口变换气干基的 CO%=12.2%,设变换气中CO的摩尔数为xkmol ，则则 x/（1621+697.14-x） =12.2%解此方程，可以求出：x=252kmol即变换气中CO 的摩尔量 ： 252kmol根据反应方程式CO +H2O=CO2+H2计算，精品文档精品文档参加反应

11、的 CO 摩尔数：Mco= 697.14-x =697.14-252=445.14 kmol,贝U可以计算出参加反应的H2O摩尔数：MH2o=445.14kmol反应产物CO2摩尔数：Mco=445.14kmol反应产物H2摩尔数：Mco=445.14kmol根据反应式，2H2 +O2=2H2O,已知半水煤气中O2的摩尔数为4.86kmol,为简化计算，认为。2全部参加反应，则可以计算出：参加反应的H2摩尔数：9.72kmol,反应产物H2O的摩尔数：9.72mol根据以上两个反应方程式计算，可以求出：变换气中 H2O 的摩尔数:607.97-445.14+ 9.72=172.55 kmol变

12、换气中 CO2 的摩尔数：324.25+445.14=769.39kmol变换气中 H2 的摩尔数：588.35+445.14-9.72=1023.77 kmol表1.4变换气中的各组分组分湿基的百分含量摩尔数/KmolC平均(kJ/kmol。放出的热量/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、变换气废热锅炉蒸汽量的计算进口温度/C出口温度/C变换气372180变换气放出的热量计算：CO 放出的热量：Qi=30.5*252* (372-180) = 1475712KJCO2 放出的热量:Q2=48.2 *769.39 * (372-180) = 424897KJH2放出的热量：Q3=29.2* 1023.77 * (372-180) =5739664KJO2放出的热量：Q4=0H2s放出的热量：Q5= 36.5* 4.70* (372-180) = 32937.6KJCOS 放出的热量:Q6= 30.5* 0.50 * (37

14、2-180) = 32937.6KJAr 放出的热量:Q7= 33* 1.46 * (372-180) =9250.56KJH2O 放出的热量：Q8= 54.41*172.55* (372-180) = 1802582变换气放出的总热量：Q =Q 1+Q2+Q 3+ Q 4+ Q 5+ Q 6+ Q 7+Q 8=16183317kJ已知计算数据：副产蒸汽规格：1.0MPa (表压)，180.2C,汽化热2019.7kJ/kg。脱盐水：进口 108C,出口 1799C,脱盐水在此温度区间的平均比热容为 4.31kJ/(kg C)吸收热量的计算设副产蒸汽量为x千克，设排污量为2%脱盐水温度升高吸收

15、的显热：x* (1+2%) * (179.9-108) *4.31脱盐水汽化吸收的潜热：x*2019.7能量恒算：x* (1+2%) * (179.9-108) *4.31+x*2019.7=16183317解方程计算出：x=6928kg = 6.9t即：变换气废热锅炉副产蒸汽量为：6.9t实际流量计显示：8t/h4、经过水解脱硫槽之后的物料衡算反应方程式为:CS2+4H2= 2H2S+CH4MoO3+2H2S+H2= MOS3+3H2OCoO+ H2S= CoS+3H2O为了简化计算，经过水解脱硫梢， 因为反应量很小，所以认为总摩尔数不变，除COS和H2s之外的组分摩尔数不发生变化。组分湿基

16、的百分含量摩尔数/KmolC平均(kJ/kmol。放出的热量/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、变换气冷却器循环水量的物料衡算进口温度/C出口温度/C变换气7830变换气放出的热量：CO 放出的热量：Qi=30.6*252* (78-30

17、) = 1475712KJCO2 放出的热量：Q2=49.2 * 324.25 * (78-30) = 424897KJH2放出的热量：Q3=29.1* 588.35 * (78-30) = 481035KJO2 放出的热量：Q4=30.8* 4.86* (78-30) = 4191KJH2s 放出的热量：Q5= 36.5* 4.70* (78-30) = 4803KJCOS 放出的热量:Q6= 30.5* 0.50 * (78-30) = 427KJAr 放出的热量：Q7= 33* 1.46 * (78-30) = 1349KJ精品文档精品文档Q8= 54.41*172.55*（ 78-30

18、） = 1802582H2O 放出的热量：总放热量：Q 总=(21+Q2+Q3+Q4+Q 5+Q 6+ Q 7+Q 8=4078444 kJ循环水温差为8，所以循环水的质量为：m = Q 总 /m/?tm=4078444/4.174/8=122138kg=122t所以，循环水的流量为122t。5、变换气分离器的计算变换气分离器温度30c ,饱和蒸汽压为4.247kpa,总压为3.3MPa,则水含量为：4.247/(3300+100)=0.12%设水含量为xkmol,冷凝分离的水量为(172.55-x)kmol,则总变换气为2175.37-(172.55-x)=(2002+x)kmolx/(2002+x)=0.12%解方程可以得到：x=2.61kmol则冷凝水的量为：172.55-x=172.55-2.61 = 169kmol=169*18=3