xxxx毕业设计
3则 kpCH4 =
Pco.PH2PCH4.PH2O=
nCO.n3H2nCH4.nH2O3?P??? ????n?22=
?3.0986???
21.2458?3540.4524?9610.5582?790.0873?3379.34 =42.1379 查[2]，对应温度 t=953.5℃
则平衡温距 △t=1000-953.5=46.5℃ C. 二段转化炉理论氢空速的计算 以1atm、60℉（15.56℃）为计算基准 设计转化炉内触媒装填量V′为33.4m
SVH2=
代值得
SVH2 =
3379.34?790.0873?4?21.245833.4?288.71273.15?22.43
nH2?nCO?4nCHV?4?288.71273.15?22.4
=3015.7911 h-1
该流程设计参考值为3500 h-1 。
2.2 转化段热量衡算
2.2.1 一段炉辐射段热量衡算
计算数据依据： 入反应管温度：510℃ 入反应管压力：3.5MPa 出上升管温度：850℃
出上升管压力：3.1PMa
入一段转化炉炉芯燃料气温度为：105℃ 辐射段出口烟气温度为：252℃
热量衡算以统一基准焓为计算基准，数据查自[10]；同时，以1atm、25℃为计算基准1kcal=4.186kJ。
a、
转化管热负荷计算
转化管入口统一基准焓（510℃）如下表：
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组 分
CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 N2 H2 Ar 干气 H2O 合计
ni kmol/h 997.6000 56.0000 44.8000 11.2000 8．9600 21.7400 58.3000 0．2000 1198.8000 4667.6000 5866.4000
Hi kcal／kmol -12218.6 -10764 -11192.2 -12335.2 -13051.6 3469.2 3394.8 2409.6 -53633.0
niHi kJ／h -51.0243×106 -2.5232×106 -2.0989×106 -0.5883×106 -0.4893×10 0.3156×106 0.8285×106 0.0020×106 -56.5679×106 -1047.9123×106 -1104.4802×10
66
转化管出口气统一基准焓（822℃）如下表：
组 分
CO CO2 H2 CH4 N2 Ar 干气 H2O 合计
ni kmol/h 440.3472 458.0490 2996.4977 435.2038 21.7400 0.2000 4352.0377 3311.1548 7663.1925
Hi kcal／kmol -20476.1 -84812.8 5635.6 -7054.2 5876.2 3959.1
-50610.8
niHi kJ／h -37.7435×106 -162.6195×106 70.6892×106 -12.8511×106 0.5820×10 0.0033×106 -141.9868×106 -701.4907×106 -843.4775×106
6
故一段炉转化管的热负荷Q1为：
△H= H2 - H1 = -843.4775×10 -（-1104.4802×10）
=261.0027×106 kJ／h
- 21 -
6
6
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Q1 =△H=261.0027×106 kJ／h
一段炉上升管气统一基准焓（850℃）如下表：
组 分
CO CO2 H2 CH4 N2 Ar 干气 H2O 合计
ni kmol/h 440.3472 458.0490 2996.4977 435.2038 21.7400 0.2000 4352.0377 3311.1548 7663.1925
Hi kcal／kmol -20202.4 -84360.6 5884.2 -6436.9 6145.8 4128.8
-50266.6
niHi kJ／h -37.2390×106 -161.7524×106 73.8075×106 -11.7265×106 0.5593×10 0.0035×106 -136.3476×106 -696.7199×106 -883.0675×106
6
故上升管的热负荷Q2为： Q2= H3 - H2 =10.41×10kJ／h 辐射段总热负荷Q为：
Q= Q2 + Q1 =261.0027×106 +10.41×106
6
=271.4127×106 kJ／h
b、 一段转化炉辐射段混合燃料计算和热量衡算
计算数据依据：
（1） 混合燃料气进入辐射段温度为：510℃；
（2） 根据[3] 燃料气组成为：天然气 60%，弛放气 40%（体）。
弛放气组成如下表： 组分 yi
N2 0.2011
H2 0.6029
CH4 0.1323
Ar 0.0376
NH3 0.0261
合计 1.0000
混合燃料气组成及低热值如下表：
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Qi（低热值）kcal
组 分
CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 H2 NH3 N2 O2 Ar CO2 合计
混合燃料燃烧的计算是以1kmol混合燃料气为计算基准 主要燃烧反应有：
CH4+2O2=CO2+2H2O C2H6+3.5O2=2CO2+3H2O C3H8+5O2=3CO2+4H2O C4H10+6.5H2O=4CO2+5H2O C5H12+8H2O=5CO2+6H2O
H2+NH3+
则混合燃料气的理论耗氧量为：
- 23 -
Yi 0.5976 0.0196 0.0088 0.0056 0.0047 0.2429 0.0104 0.0895 0.0030 0.0149 0.0030 1.0000
／kmol 192029.92 339784.22 487265.22 633540.70 782825.33 57565.20 75656.00
YiQi kJ 480373.13 27877.80 17949.29 14851.21 15401.46 58531.11 3293.64
618277.65
12O2=H2O
1234O2=N2+
32H2O
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燃烧产物 kmol
组 分
CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 H2 NH3 合计
Yi 0.5976 0.0196 0.0088 0.0056 0.0047 0.2429 0.0104 0.8895
理论耗氧量kmol
CO2
1.1952 0.0686 0.044 0.0364 0.0376 0.12145 0.0078 1.51105
0.5976 0.0392 0.0264 0.0224 0.0235
0.7091
H20 1.1952 0.0588 0.0352 0.028 0.0282 0.2429 0.0156 1.6039
N2 0.0052 0.0052
燃烧1kmol混合燃料气的理论空气耗量为：
n理=
1.51105?0.00300o.21=7.1812 kmol／kmol混合燃料
查[3] 取空气过剩系数为1.15。
故 n实=1.15n理=8.2584 kmol／kmol混合燃料 干空气中各组分的量为
nO2=0.21×8.2584=1.7374 kmol／kmol混合燃料 nN2=0.78×8.2584=6.4416 kmol／kmol混合燃料 nAr=0.01×8.2584=0.0825 kmol／kmol混合燃料
查[3] 设计空气入口温度为30℃，相对湿度为70%。 在此条件下，水的饱和蒸汽压为0.04325kg／cm
则 nH2O=
0.7?0.04325?8.25841.006?0.7?0.043252
=0.2562 kmol／kmol混合燃料
混合燃料气烟气组成：
nO2=1.7374-1.51105+0.003=0.2263 kmol／kmol混合燃料 nN2=6.4416+0.0052+0.0895=6.5363 kmol／kmol混合燃料 nAr =0.0825+0.0149=0.0974 kmol／kmol混合燃料
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