xxxx毕业设计
合计 10012.5421 -1084.6781×106
102-C换热器承载的热负荷为
Q2 = H371℃- H482℃ =-1084.6781×106-（-1046.8974×106）
= -37.7807×10 kJ／h
6
2.3 变换段的衡算
2.3.1 高温变换炉的衡算 1、
物料衡算 设计数据依据
高变炉出口CO含量：3.00% 变换反应：
???CO+H2O（g）??? CO2+H2
设出口干气总量为Vkmol／h，变换掉的CO量为nCO kmol／h 由反应可知，干气总量增加一倍
故 V=V入口干气+ nCO =6248.4706+（809.9941-0.03V） 解得
V=6852.8784 kmol／h
消耗掉的CO量为 nCO = 604.4077 kmol／h 则高温变换炉出口各组分为
nCO= 0.03×6852.8784=205.5864 kmol／h nH2O= 3764.0715-604.4077=3159.6638 kmol／h
nCO2=492.4522+604.4077=1096.8599 kmol／h nH2=3505.0608+604.4077=4109.4685 kmol／h nCH4=31.2439 kmol／h nAr=17.7668 kmol／h nN2=1391.9528 kmol／h
高温变换炉出口各组成如下表：
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组 分
CO CO2 H2 CH4 N2 Ar 干气 H2O 合计
2、
热量衡算
高变炉入口统一基准焓已由前计算为：H371℃=-1084.6781×10 kJ／h 高变炉出口气体统一基准焓（432℃）如下表：
组 分
CO CO2 H2 CH4 N2 Ar 干气 H2O 合计
ni kmol/h 205.5864 1096.8599 4109.4685 31.2439 1391.9528 17.7668 6852.8783 3159.6638 10012.5421
niHi kcal／kmol
-23506.28 -89741.76 2845.28 -13340.12 2888.16 2021.72
-54347.36
niHi kJ／h -20.2291×106 -412.0453×106 48.9452×106 -1.7447×106 16.8285×10 0.1504×106 -368.0950×106 -718.8173×106 -1086.9123×106
6
6
ni kmol/h 205.5864 1096.8599 4109.4685 31.2439 1391.9528 17.7668 6852.8783 3159.6638 10012.5421
mol（干）％
3.0000 16.0058 59.9670 0.4559 20.3119 0.2593 100.0000
kg/h 5756.4 48261.8 8218.9 499.9 38694.7 710.7 102142.4 56873.9 159016.3
高变炉热损失取平均温度下反应热的10% 入、出口平均温度 tm=
432?3712=301.5℃=674.65K
查[2]得此温度下的反应热效应△rH=-9115.0935kcal／kmol
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高变炉的反应热Q反=-△rH·nCO =9115.0935×604.4077×4.186
=23.0616×106 kJ／h
损失的热量 Q损=23.0616×106×0.1=2.3062×106 kJ／h 高变炉热平衡：
∑H入=-1084.6781×106 kJ／h
∑H出=H出+Q损=-1086.9123×106+2.3062×106=-1084.6061×106 kJ／h
3、
高变炉平衡温距的计算
KPCO=
nCO2.nH2nCO.nH2O=
1096.8599?4109.46853159.6638?205.5864=6.939075
查[2]得 对应的平衡温度t平 =440.77℃
高变炉平衡温距 △t=440.77-432=8.77℃ 4、
高变炉干空速的计算
以1atm、60℉（15.56℃）为计算基准 设计高变炉触媒装填量为55.1m3
干空速 SV =
6248.470655.1?288.71273.15×22.4
=2684.9164 h-1
2.3.2 低温变换炉的衡算 1、
物料衡算：
设计数据依据
出口CO含量为：0.40%，设低变炉出口干气总量为Vkmol／h，则在低变炉中变换掉的CO为：
n′CO=205.5864-0.004V
V= V入口干气+ n′CO =6852.8783+（205.5864-0.004 V）
解得
V= 7030.3433 kmol／h
消耗掉的CO量为 n′CO = 177.4650 kmol／h 则低温变换炉出口各组分为：
nCO = 0.004×7030.3433=28.1214 kmol／h nH2O= 3159.6638-177.4650=2982.1988 kmol／h nCO2=1096.8599+177.4650=1274.3249 kmol／h
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nH2=4109.4685+177.4650=4286.9335 kmol／h nCH4=31.2439 kmol／h nAr=17.7668 kmol／h nN2=1391.9528 kmol／h
低温变换炉出口各组成如下表：
组 分
CO CO2 H2 CH4 N2 Ar 干气 H2O 合计
2、
ni kmol/h 28.1214 1274.3249 4286.9335 31.2439 1391.9528 17.7668 7030.3433 2982.1988 10012.5421
mol（干）％
0.4000 18.1261 60.9776 0.4444 19.7992 0.2527 100.0000
kg/h 787.4 56070.3 8573.9 499.9 38974.7 710.7 105616.9 53679.6 159296.5
低温变换炉热量衡算
（1）低温变换炉入口气体统一基准焓（241℃）如下表：
组 分
CO CO2 H2 CH4 N2 Ar 干气 H2O 合计
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ni kmol/h 205.5864 1096.8599 4109.4685 31.2439 1391.9528 17.7668 6852.8783 3159.6638 10012.5421
Hi kcal／kmol -24906.2 -91904.6 1508.2 -15763.6 1054.1 1072.4 -56024.1
niHi kJ／h -21.4339×106 -421.9759×106 25.9444×106 -2.0617×106 8.7640×10 0.0798×106 -410.6833×106 -740.9945×106 -1151.6778×106
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（2）低变炉出口气统一基准焓（254℃）如下表：
组 分
CO CO2 H2 CH4 N2 Ar 干气 H2O 合计
（3）热平衡
热损失按平均温度反应热的10%计算
-
ni kmol/h 28.1214 1274.3249 4286.9335 31.2439 1391.9528 17.7668 7030.3433 2982.1988 10012.5421
niHi kcal／kmol
-24813.04 -91765.16 1598.92 -15615.56 1570 1137.84
-56024.1
niHi kJ／h -2.9209×106 -489.5051×106 28.6928×106 -2.0423×10 9.3032×106 0.0864×106 -456.3877×106 -697.9965×106 -1153.3842×106
6
出、入口平均温度 t =
241?2542=247.5 ℃
查[2]得此温度下的反应热效应
△rH =-9475.1018 kcal／kmol
低变炉的反应热Q反=-△rH·nCO
=9475.1018×177.4650×4.186 =6.9942×106 kJ／h
损失的热量 Q损 =6.9942×106×0.1
=0.6994×106 kJ／h
（4）低变炉平衡温距及空速的计算
KPCO=
nCO2.nH2nCO.nH2O=
1274.3249?4286.933528.1214?2982.1988=65.1408
查[2]得 对应的平衡温度t平 =276.65℃
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