现代化工计算单元5典刘型化工过程工艺计算教材.ppt

* 单元5 典型化工过程工艺计算 * 二、确定变换炉一段出口温度和一段变换率 例5-8 ②?H2的计算 由式（5-21）计算出1kmolCO反应热为：?h2=–37309.24kJ/kmol ??H2=28.3?(–37309.24)?0.97x=–1024175.99 x 由?H1+??H2=0得：768329.10=–1024175.99 x ,解得：x =0.7502 (3)出口平衡温度和平衡温距检验 将变换率x=0.7502代入表5-12一段出口kmol数和湿气mol%组成表达式中进行计算，所得结果列于表5-13。 组分 kmol mol% 组分 kmol mol% CO 7.070 3.823% CH4 0.500 0.270% H2 61.230 33.115% Ar 0.200 0.108% N2 21.700 11.736% H2O 63.670 34.435% CO2 30.530 16.512% 合计 184.900 100.000% * 单元5 典型化工过程工艺计算 * 二、确定变换炉一段出口温度和一段变换率 例5-8 (3)出口平衡温度和平衡温距检验 组分 kmol mol% 组分 kmol mol% CO 7.070 3.823% CH4 0.500 0.270% H2 61.230 33.115% Ar 0.200 0.108% N2 21.700 11.736% H2O 63.670 34.435% CO2 30.530 16.512% 合计 184.900 100.000% 一段出口组成对应的平衡常数为： 由式(5-20)得： Te=4575/(lnKp+4.33)=4575/(ln4.1531+4.33)=795.12K 平衡温距： ?T=Te?T2=795.12?773.15=21.97K＞15~20K，满足要求 返回 任务3 计算并绘制合成氨厂CO变换反应的t-x图 * 单元5 典型化工过程工艺计算 * 三、 计算计算绝热反应操作线方程、平衡线方程和最佳反应温度线方程 (1)绝热反应操作线方程 所谓绝热反应操作线方程是指在绝热条件下发生反应时转化率(变换率)与床层出口温度之间的关系。 若能处理得到T1~T2之间混合气体的平均恒压摩尔热容,则其表达式为： 注意：式(5-22)是采用原料气先升温后反应的处理方法,也可采用先在进口温度下反应,一段变换气再由T1~T2升温吸热的方法。 绝热操作线方程为一直线方程,进出口状态点必在此直线上,具体作图时只需根据进出口状态点,即点(380,0),(500,0.7502)就可直接在t~x图上画出绝热操作线,如图5-43中直线AB所示。 * 单元5 典型化工过程工艺计算 * 三、 计算计算绝热反应操作线方程、平衡线方程和最佳反应温度线方程 (2)平衡线方程 由式(5-19)计算,具体步骤如下： 步骤1:假设一平衡温度Te1,由式(5-20)计算出平衡常数Kp; 步骤2:由进口湿气中CO、H2O、CO2、H2的摩尔分率(表5-12,湿气mol%),平衡常数Kp计算出式(5-19)中对应的W、U、V值; 步骤3:由式(5-19)计算出平衡转化率xT; 步骤4:重复步骤1~3,将Te~xT值列表,如表5-14中第1,2,3行数据。 (3)最佳反应温度线方程 中变最佳反应温度与转化率的关系可由式(5-23)计算。 任务3 计算并绘制合成氨厂CO变换反应的t-x图 * 单元5 典型化工过程工艺计算 * 三、计算计算绝热反应操作线方程、平衡线方程和最佳反应温度线方程 表5-14 CO变换平衡温度线和最佳反应温度线数据表 te/℃ 300 320 340 360 380 400 420 440 460 Te/K 573.15 593.15 613.15 633.15 653.15 673.15 693.15 713.15 733.15 xT 0.9610 0.9500 0.9370 0.9223 0.9058 0.8875 0.8678 0.8467 0.8244 Tm/K 530.49 547.58 564.58 581.50 598.32 615.06 631.72 648.29 664.77 tm/℃ 257.34 274.43 291.43 308.35 325.17 341.91 358.57 375.14 391.62 返回 任务3 计算并绘制合成氨厂CO变换反应的t-x图 * 单元5 典型化工过程工艺计算 * 四、采用Excel绘制CO变换炉一段t-x图 将表5-14输入Excel中,通过Excel的插入图表功能绘出一段变换炉中CO变换反应的t~x图如图5-