冷却冷凝器的物料衡算以及热量衡算文档格式.docx

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yit二36.73%/（1+0.6）=22.96%

yN2=21.56%/（1+0.6）=13.48%

ycHz=O.98%/（1+0.6）=0.61%

yo：

=0.26%/（1+0.6）=0.16%

YH2（f0.6/（1+0.6）=37.49%

3-2入炉湿气的组成

⑵一段出口温度的计算

ti'

=ti-Ati+yo：

（-AHr）o：

/Cp+yco（-AHr）co（xi-xo）,/Cp（3-1）

—一段的出口温度°

Cti—一段的入口温度°

yo’一一段入口处02的湿基组成yco——段入口处C0的湿基组成

Cp一混合气体的真分子热熔kcal/kmolcC

XI、X2——段入口、出口的转化率

（-AHr）0：

—02反应热，kcal/kmol°

（-AHr）co—CO反应热，kcal/kmorC

设一段的出口温度为ti'

二461°

C,则可从手册中查得：

（-AHr）co=8960kcal/kmol°

C（-AHr）O2=115600kcal/kmol°

在P=7.465kg/cm2T二（ti'

+ti）/2二（461+340）二400.5°

C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：

CpH：

o二9.llkcdl/kmol°

C混合气体的比热容为：

Cp^2=yiCpif

y】一混合气体各组分的湿基组成

Cpi—各组分的恒压比热容,kcal/kmol°

n—总的组分数

Cp一混合式气体的比热容，kcal/kmol°

Cp二19.04%X7.40+6.26%X11.72+22.96%X7.00+13.48%X7.29+0.61%X13.00+0.16%X7.75+37.49%X9.11=8.24kcal/kmol°

C=34.44kj/kmol°

将所求得的上述数据代入公式（3-1）得：

tf=340-3+0.16%X115600/8.24+19.04%8960X49.7%/8.24=462.34°

相对误差e二（462.34-461）/461=0.29%<

0.5%

所以：

原假设合理，一段的出口温度为ti'

二462.34°

C转化率为Xi二49.7%

一段出口处湿变换气各组分的物质的量为：

m,co=nco（1-X1）=0.1904（1-49.7%）=0.0958kmol

m,co2=nco2+ncoxi=0.0626+0.1904X49.7%=0.1572kmol

m,H2=nH：

+ncoXi-2no2=0.2296+0.1904X49.7%-2X0.0016=0.3242kmol

ni,N2=riN2=0.1348kmol

nbCHi=ncHF0.0061kmol

m,H：

o=nH^）+2no2-ncoXi=0.3749+2X0.0016-0.1904X49.7%=0.2835kmol

m,02=0kmol

3-3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:

（3-3）

CpiNttT+W12MH：

0iH：

0二WrMHzOi汽+CpTNt（t2+At2Z）Nt一湿混合气体流量为：

lkmolifco—114°

C时饱和水的焙值,kcal/kgi汽一水蒸气的焙值，kcal/kg

血0—水的分子质量

At2：

二段入口温度At2‘：

冷激温度损失2°

Cpi：

—段出口处的湿混合气体恒压比热容，kcal/kmorC

CpT：

二段出口处的湿混合气体恒压比热容，kcal/kmorC

在P=7.485kg/cm2ti'

C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二7.50kcal/kmol°

CCpco：

=12.02kcal/kmol°

CpH2=7.Olkcal/kmorCCpN:

=7.40kcal/kmol°

CpcHi二14.22kcal/kmol°

CCpo：

二9.24kcal/kmol°

则将数据代入公式（3-2）得混合气体的比热容为：

Cpi二9.56%X7.50+15.69%X12.02+32.37%X7.01+13.46%X7.40+0.0061%X

14.22+28.91%X9.24=8.54kcal/kmorC=35.69kj/kmol°

设二段入口温度t2=39VC,P二7.465kg/cm2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二7.41kcal/kmol°

二11.67kcal/kmol°

CpH2=7.02kcal/kmorCCPn2=7.32kcal/kmol°

Cpchf13.41kcal/kmol°

CCpH：

o=9.04kcal/kmol°

则混合气体的比热容为：

Cpi二9.56%X7.41+15.69%X11.67+32.37%X7.02+13.46%X7.32+0.0061%X13.41+28.91%X9.04=8.41kcal/kmol°

C=35.17kj/kmol°

在12=391°

C,PH2O=PX0.6/（1+0.6）=7.465X0.6/（1+0.6）=2.80kg/cm2

查合成氨厂工艺技术与设计手册可得：

in=777.4kcal/kg=3249.53kj/kg,在114°

C下饱和水的焰值为：

477.48kj/kg,将上述数据代入公式（3-3）得：

35.69X1.0016X462.34+W12X18X477.48=W12X18X3249.53+35.17X1.0016X（391+3）

得：

W12二0.053kmol

一段、二段间通过冷激后原始组成变为：

ycoz=19.04%/（1+0.053）X100%二18.08%

yco〕二6.26%/（1+0.053）X100%二5.94%

YH2z=22.96%/（1+0.053）X100%二21.80%

yN2Z=13.48%/（1+0.053）X100%二12.80%

ycH2,=0.61%/（1+0.053）X100%=0.58%

yo2z=0.16%/（1+0.053）X100%二0.16%

ytto'

二（37.49%+0.053）/（1+0.053）X100%二37.49%

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"

二0.0958/1.0546X100%二9.10%

yco「二0.1572/1.0546X100%二14.93%

ya二0.3242/1.0546X100%二30.79%

ya二0.1348/1.0546X100%二12.80%

ycHr=0.0061/1.0546X100%二0.58%

YH2O-（0.2835+0.053）/I.0546X100%二31.96%

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

t2z=t2-At2+ycox（-AHr）CO*（X2-X1）/Cp'

（3-4）

式中：

t2‘一二段出口温度，°

t2—二段入口温度，°

At2-二段温度损失2°

yco'

——段、二段冷激后的原始co组成

XI、X2—一段、二段的转化率

Cp'

—混合气体的真分子热熔，kcal/kmol°

（-AHr）co，—CO反应热，kcal/kmorC

设二段出口温度t2‘二431°

C,则查手册得：

（-AHr）coz=9047kcal/kmol°

在P二7.465kg/cm2T二（t2‘+t2）/2=（431+391）=411°

C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二7.434kcal/kmol°

=ll.778kcal/kmol0C

CpH2=7.034kcal/kmorCCPn2=7.36kcal/kmol°

CpCHt=13.67kcal/kmol°

o=9.145kcal/kmol°

将数据代入公式（3-2）得混合气体的比热容为：

Cpi二9.10%X7.434+14.93%X11.778+30.79%X7.034+12.80%X7.36+0.42%X13.

67+31.96%X9.145=8.52kcal/kmol°

C=35.62kj/kmol°

将以上数据代入公式（3-4）得：

t2J=391-2+0.1808X9047X（72%-49.7%）/8.52=431.81°

相对误差：

e=（431.81-431）/431=0.19%<

故原假设合理，一段的出口温度为t2‘二431.81°

C,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二neo（1-X2）=0.1904（1-72%）=0.0533kmol

n2,co2=nco2+ncoX2=0.0626+0.1904X72%二0.1997kmol

n2,H2=nH2+ncoX2-2no：

=0.2315+0.1904X72%-2X0.0016=0.3654kmol

n2,N2=IlN2=0.1348kmol

n2,CHFnCHFO.0061kmol

n2,H2O=nH^）+Wi2+2no2-ncoXi=0.3749+0.053+2X0.0016-0.1904X72%=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：

Cp2NTt2Z+W23MH2OiH2O=W23fcoi汽+Cp『Nt（t3+△t3‘）（3-5）

Nt—湿混合气体流量，kmol

iH：

o—114°

C时饱和水的焰值,kcal/kg

i汽一水蒸气的焙值，kcal/kg

Mh：

o—水的分子质量

Ats：

三段入口温度At3‘：

冷激温度损失3°

.1•段出口处的湿混合气体恒压比热容，kcal/kmol°

Cpf：

三段出口处的湿