甲醇变换工段工艺计算

1、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202C。1、 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202C，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=mol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，计算各组分的摩尔数：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干基煤气的组分组分干基的百分含量摩尔数/kmolCO43%697.137

3、CO220%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 Y)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%1.46331349H2O47.3

4、7%1459.1154.412222925总量100.00%3080.37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，贝卩：出废热锅炉的水煤气的温度为174C,此温度的饱和蒸汽压为900kP(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/ () =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=15320.52kF 15.32t表1.3经过废热锅炉的湿基煤气组分组分湿基的百分含量摩尔数/molCp , 200kJ

5、/(kmol Y)放出的热量/KJCO697.1430.5591454CO2324.2546.8424897H2588.3529.2481035O24.8630.84191H2S4.7036.54803COS0.5030.5427Ar1.46331349H2O （气态）607.9754.41总量2229.231.2、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：Q1=30.5*697.14* (202-174) = 591454KJCO2放出的热量：Q2=46.8 * 324.25 * (202-174) = 424897KJH2放出的

6、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= Q 8+ Q 9+Q 10 =Q 8为H2O蒸气的冷凝热，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* vapH

7、m =15320*2087.1=31974372kJQ9= 54.41*607.97* (202-174) = 926230kJQio= 851.14*18*4.312* (202-174) = kJH2O放出的热量：Qh2o= Q 8+Q 9+ Q10= 31974372+ 926230+ =kJ水煤气放出的总热量Q 总=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废锅副产蒸汽量的计算：Q1 锅炉副产蒸汽的压力为

8、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。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* (158-108) 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)

9、 + x*18*4.280* (158-108) + x*18*2087.1= * ( 1-10%)77.04 x+3852x+37568x= *(1-10%)41494x=* ( 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，

10、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，参加反应的 CO 摩尔数：Meo二 697.14-x =697.14-252=445.14 kmol,则可以计算出 参加反应的 H2O 摩尔数： MH2O=445.14kmol反应产物CO2摩尔数：Mco=

11、445.14kmol反应产物H2摩尔数：Mco=445.14kmol根据反应式，2H2 +。2=2出0,已知半水煤气中02的摩尔数为4.86kmol，为简化计算，认为O2全部参 加反应，则可以计算出：参加反应的H2摩尔数：9.72kmol，反应产物出0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变换气中 CO2 的摩尔数：324.25+445.14=769.39kmol变换气中 出 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

12、百分含量摩尔数/KmolC平均放出的热量/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总量100%2175.374、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：Q1=30.5*252* (372-180) = KJCO2放出的热量：Q2=48.2 *769.3

13、9 * (372-180)=424897KJH2放出的热量：Q3=29.2* 1023.77 * (372-180)=KJ02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 * (372-180) = 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 总=Q 什 Q 2+Q 3+ Q 4+ Q 5+ Q 6+ Q 7+Q

14、 8=kJ已知计算数据：副产蒸汽规格：I.OMPa (表压)，1802C，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 G)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*2019.7二 解方程计算出：x=6928kg6.9t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

15、衡算反应方程式为：CS2+4H2二 2H2S+CH4MoO3+2H2S+H2= MoS3+3H2OCoO+ H2S= CoS+3H2O为了简化计算，经过水解脱硫槽， 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。组分湿基的百分含量摩尔数/KmolC平均(kJ/kmol -C)放出的热量/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总量100%2175.374、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：Q1=30.6*252* (78-30)=KJCO2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) = 481035KJ。2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

17、.50 * (78-30)=427KJAr放出的热量：Q7= 33* 1.46 * (78-30)=1349KJH2O放出的热量：Q8= 54.41*172.55* (78-30) = 1802582总放热量：Q 总=Q i+ Q 2+ Q 3+ Q 4+Q 5+Q 6+ Q 7+ Q 8= kJ循环水温差为8C,所以循环水的质量为：m = Q 总/m/?tm=/4.174/8=122138kg=122t所以，循环水的流量为122t5、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=172.55-2.6 仁169kmol=169*18=3042kg 3.04t即：变换后气