2022年化工工艺学复习.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 制气# 热量的供应方式不同有两种制备粗原料气的方法：1 外部供热的蒸汽转化法 ; 2 内部蓄热的间歇操作法# 气态烃蒸汽转化反应在高温有催化剂存在的条件下可实现下述反应：CH4g + H2Og = COg + 3H2g COg + H2Og = CO2g + H2g 但要完成这一工业过程,必需对可能发生的主要反应及副反应进行具体争论；主要的副反应有 CH4g = C s + 2H2g ; 2COg = CO2g + Cs ; COg + H2g = Cs + H2Og # CH4 转化反应热力学：甲烷蒸汽转化在高温、高水碳比和低压下进行

2、为好# CH4 转化反应的动力学分析：反应主要取决于在催化剂内表面的反应,所以该反应掌握步骤为内表面掌握；因此减小粒度增加内表面积有利于扩散过程和提高反应速率；# 防止析炭的措施：A 配料时增大S/C,从热力学上去排除B 选用相宜的催化剂C 挑选适宜的操作条件；#析碳的处理 析炭不严峻,可减压、减原料气,提高 反应除碳S/C,甚至可停进自然气,利用析炭逆析炭严峻, 可通入蒸汽为载体,加入少量空气燃烧碳,但空气量肯定要严格掌握,终止后对催化剂进行仍原；#转化过程描述 ; 一段转化完成转化大部分任务;二段炉转化剩余甲烷和加入原料氮气空气加入量对二段炉出口气组成和温度有无影响,如何影响？P97 #对

3、转化催化剂的要求高活性、强度好、耐热性好、抗析炭才能强 气分压高、流速大、可能析炭 #转化催化剂的基本组成.转化催化剂所处工况转化温度高、水蒸气和氢NiO 为最主要活性成份；实际加速反应的活性成份是 Ni ,所以使用前必需进行仍原反应,使氧化态变成仍原态 Ni NiOs + H2g = Nis + H2Og #催化剂制备制备方法有三种：沉淀法、浸渍法、混合法,这三种方法最终都需要进行高温焙烧,从而使催化剂有足够的机械强度#转化分为二段的缘由：A 转化条件不答应;B 补充合成所需要的氮气#为什么用二段转化方式？转化率高必需转化温度高,全部用很高温度,设备和过程控制都不利,设备费用和操作费用都高；

4、采纳二段方式,一段温度只在 800 C 左右,对合金钢管要求低,材料费用降低；在二段才通入空气,使与一段的 中转化较为完全；#转化工艺条件 1 转化压力 :通常为 34MPa,采纳加压条件的主要缘由：降低能耗H2 反应产生高温,保证二段,能量合理利用 ,提高余热利用价值 ,全厂流程统筹 ,削减设备体积降低投资 ,综合经济效益 . 2 转化温度 : 一段炉温度一般挑选 760800,二段,出口温度应为 1000左右实际生产中, 转化炉出口温度比达到出口气体浓度指标对应的平稳温度高,这个差值叫 平稳温距；TTTe（实际温度平稳温度）它的大小反映实际组成与平稳组成的接近程度；平稳温距低,说明催化剂活

5、性好；一、二段平稳温距通常分别为1015 和 1530 ；3 水碳比： 水碳比高,残余甲烷含量降低,且可防止析碳；因此一般采纳较高的水碳比,约3.54.0；原就：不析碳,原料充分利用,能耗小；4 空速： 原就：生产才能和催化剂用量#工艺流程： 凯洛格法典型流程,其特点是热充分利用、能量质量合理支配等；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一段转化炉 是烃类转化法制取氨的关键设备之一,由辐射段和对流段组成；投资费用高,转化管尤为重要；炉型 ：顶部烧嘴炉；侧壁烧嘴炉；梯台炉；炉管结构 分为三种：冷底式 炉管伸出炉膛,有下法兰

6、；热底式 炉管不伸出炉膛,无下法兰；套管式；猪尾管 作用：补偿炉管热膨胀量全部炉管都有上猪尾管,冷底式炉管仍有下猪尾管；二段转化炉 ：二段转化在 1000 高温下进一步转化 CH4 ,是合成氨生产中温度最高的催化反应过程； 上部 -燃烧反应： 一段炉气（H2/CO ）与空气反应, 强放热,使反应温度达 1203；中部 -装填 Cr 基镍催化剂； 下部 -装填 Ni 基镍催化剂：CH4 + H2O = CO + 3H2 燃烧之前 ,转化气与空气必需充分混合,以防止局部过热而损坏炉体；因而通入的空气先要经一空气分布器；#烃类蒸汽转化工段的节能 原料烃类 ：消耗接近理论值；燃料烃类 ：消耗远远大于理

7、论值,节能方向 ：降低燃料烃类消耗,* 节能措施： 增设燃烧空气预热器；降低水碳比 S/C（目前较低的水碳比约 2.5）；在二段炉中加入过量空气；双一段转化；（过量空气法和双一段转化法对应的流程是目前节能成效特别好的新流程）1、以自然气为原料生产合成气过程有哪些主要反应？从热力学角度考虑,对反应条件有哪些要求？从动力学考虑又有哪些要求？2、为什么自然气蒸汽转化过程需要供热？供热的形式是什么？一段转化炉有哪些炉型？3、为什么转化炉的对流段要设置很多换热器？转化气的显热是如何回收利用的？4、乙烷与过量50%的空气燃烧,乙烷的转化率为90%；燃烧的乙烷有25%生成 CO、其余生成 CO2；试运算烟道

8、气干基与湿基的组成（摩尔分率）；5、燃料用过量20%的空气燃烧,得到燃烧气组成（V% ）为： CO2 8.4、 CO 1.2、O2 4.2,其余为 N2；假设燃料组成为甲烷、乙烷和 N2,运算其组成；第三章粗原料气的净化3.1 硫化物的脱除3.2 二氧化碳的脱除3.3 原料气的最终净化净化目的 ：防止催化剂中毒；3.1 硫化物的脱除： 干法脱硫 一般适用于含S 量较少的情形； 湿法脱硫 一般适用于含S 量较大的场合；如硫化物含量高,指标要求苛刻,可采纳两者优点,干湿法串联#湿法脱硫： 1 气 -液反应过程； 2 氧化催化剂的挑选；碱吸取 H2S）；#干法脱硫： 1 氧化锌法； 2 钴钼加氢脱硫

9、法3 改良 ADA 法（实质： pH=8.59.2 稀#脱硫方法的挑选：原就：依据硫的形状、含量、脱硫要求、脱硫剂供应条件、原料气净化的整个流程、通过技术经济比较；（自然气湿法 +干法；煤湿法 +活性炭；重油湿法串干法）1 工业上脱硫方法有哪些？各适用于什么场合？2、简述 ZnO 脱硫和 Co-Mo 加氢脱硫的基本名师归纳总结 方法、特点和催化剂的性能；3、以自然气为原料的合成氨生产单位在设计流程的时候将脱第 2 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 硫工段设于什么位置？为什么？3.2 二氧化碳的脱除; 目的： CO2 脱除；回收CO2,净化

10、 98%;方法：溶剂吸取法（循环-联合法）物理吸取与化学吸取的比较根本不同点：吸取剂与气体溶质分子间作用力不同；物理吸取与化学吸取的不同之处：吸取平稳曲线、择性、溶液再生；物理吸取相宜在低温、高压下吸取吸取热效应、温度对吸取的影响、吸取选 ;化学吸取工艺条件取决于吸取剂化学吸取法： 热碳酸钾法（ 本菲尔法） CO2g -CO2aq+K2CO3aq+H2Oaq=2KHCO3aq 采纳较高温度 105130C ,所以称为热钾碱法；其基本规律 是：温度上升,分压上升；转化率提高,分压上升；加入少量 DEA 可以增加吸取系数,降低二氧化碳的平稳分压,加入活 化剂后,转变了反应机理,使反应速率大大增加；

11、工艺流程和工艺条件（本菲尔脱碳工艺流程）；主要分 脱碳 和再生 两部分,再生需要供应很多热量,也是合成氨中耗能的一个较重要部位1 溶液组成 ：质量浓度K2CO3 27-30% DEA 2.5-5% 缓蚀剂总钒 0.5% 消泡剂几十ppm 2.吸取压力：自然气为原料时2.7-2.8MPa 3 吸取温度 ：半贫液温度由再生塔中部操作温度打算,一般为 110115oC；贫液温度由净化气二氧化碳含量要求打算,常为 70-80 C；4. 转化度 ：贫液 0.15-0.25 半贫液 0.35-0.45 5. 再生温度及压力,再生温度取决于压力,压力略高于大气压,在此压力溶液沸点下操作；6. 再生塔顶水气比

12、 水气比大,能耗大,一般为 1.8-2.2；物理吸取法： 依据： CO2 在水中或有机溶剂中溶解度大；亨利定律C*=HP ；吸取剂要求 ：吸取才能大；挑选性好 ;吸取才能 ：最大吸取才能 ;饱和度 = 实际吸取才能 /理论吸取才能吸取、 再生 .;低温甲醇洗涤法 : 原理： 甲醇是从原料中挑选吸取 CO2、H2S 和 COS 等极性气体良好溶剂； 特点 ：可除去气体中余外杂质；气体净化度高 ;可挑选性脱除 H2S、CO2,并可加以回收；甲醇的热稳固性和化学稳固性好；工艺流程长,再生过程复杂而且甲醇有毒；1 在合成氨流程中为什么要有脱碳步骤？通常有哪些脱碳方法,各适用与什么场合？2、脱碳方法中物

13、理吸取法和化学吸取法有什么区分和共同点？3.3 原料气的最终净化：目的： CO+CO2 10 ppm 方法 ：1 铜氨液吸取法：亚铜盐溶液高温、低压下吸取CO； 2 甲烷化法 ：工艺简洁,操作便利,费用低；3 液氮洗涤法： 1.82.5MPa,-190 条件下洗涤甲烷化：目的 ：CO + CO2 10 ppm 应用条件 ：低变流程CO + CO2 0.5% 反应强放热,低温有利,Kp 高；反应温度 300400 时 Kp 极大, CO 认为全部转化；副反应不发生；绝热温升：在氢氮气中,每反应 1%反应物时催化剂 T=280420 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精

14、选学习资料 - - - - - - - - - 镍催化剂： Ni 活性组分, Al2O3 载体,存在形式NiO ；措施 :严格掌握精制气体；前加ZnO爱护工艺流程 : 催化剂的升温活化和气体中CO、CO2 的变化,仍需采纳其它热源；依据供热方式,有两种流程：1 用甲烷化气体预热甲烷化之前气体,不足时由高变气热量补充； 2 完全利用外来热源净化过程小结：一 脱硫 ：硫化物： 无机、有机 S、反应性、非反应性 S；方法：湿法 氧化剂催化剂；干法 ZnO 脱硫、 Co-Mo 加氢脱硫； 二 变换中变、低变、T-X 图； 三 脱碳化学吸取：苯菲尔法 物理吸取：低温甲醇法；四 最终净化 ：甲烷化法 液氮

15、洗涤法1. 甲烷化法的主要原理是什么？2. 甲烷化法催化剂操作条件由哪些因素打算？3. 甲烷化反应实质上是制气过程的逆反应,为什么只适用于少量 CO 的脱除？第四章 氨合成4.1 氨合成热力学基础；4.2 氨合成催化剂； 4.3 氨合成动力学； 4.4 工艺参数挑选； 4.5 工艺流程； 4.6 合成塔； 4.7 氨合成的工艺运算4.1 氨合成反应热力学基础氨合成特点：可逆放热,体积缩小；高温高压,T=400500 P= 1024MPa大厂 ；2032 MPa 小厂 ；o 转化率低, y 氨=1020% 化学平稳 ：氨合成反应如下：1.5H2g + 0.5 N2g = NH3g 影响平稳氨含量

16、的因素：1 氢氮比的影响； （实际上在压力为10100MPa,氢氮比的相宜值为 2.93.0；） 2. 惰性气体含量的影响（增加惰性气体含量相当于降低了反应物的分压,对平稳不利）氨合成反应热效应：氨合成反应是放热反应,热效应可用以下体会公式运算：（温度单位为 K,压力单位为 MPa,运算所得反应热单位是 kJ/kmol ）4.2 氨合成催化剂：催化剂主要是 铁催化剂 ；其组成主要有：Fe3O4Fe2+/Fe3+0.5；促进剂为：K2O, CaO, MgO, Al2O3, SiO2 Al2O3 的加入可生成合金 FeOAl2O3, 其结构与FeO Fe2O3 相像,使 Fe3O4 分布匀称,催化

17、剂仍原后,使催化剂表面积增大,活性增加；反应的活性组成是金属铁,所以使用前要将催化剂仍原；通常用氢气作仍原剂 ,挑选的反应条件应使铁充分被仍原,仍原后保证比表面积最大；仍原温度一般选应式可确定H2/H2O 之比要尽可能高；500-520 C,依据反除了反应因素需要水蒸气含量较低之外,水蒸气含量高可使催化剂颗粒变粗、降低表面积；压力一般较低为好,空速要较高4.3 氨合成反应动力学 : 反应机理与动力学式子 ;；影响反应速率的因素：1. 空间速度 （一般空速值为： 30MPa 20000-30000h-1 15MPa 10000h-1） 2.温度： 正如在变换反应所争论的那样,氨合成反应也存在一个

18、正确温度；3 压力： 从速度方程可看出,提高压力可使正反名师归纳总结 应速度增加大于逆反应速度增加,所以一般挑选较高压力 ；同时必需在较高压力下才有可观第 4 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 的速度；但现代设计并不盲目高压力,而是 综合考虑全厂经济效益,挑选压力比以前有所降低； 4. 氢氮比： 这一因素在化学平稳中已经争论过,考虑动力学等其它因素时,氮含量可略提高,但基本无大变化,仍为 2.9-3.0 的范畴；4.4 工艺参数的挑选：正确工艺条件的挑选 : 压强：30MPa 15MPa 温度： 450-500 C 400-450 C（催

19、化剂使用前期温度可低一些,催化剂使用后期因活性降低,可适当提高温度；催化剂床层不同高度处温度不一样,相应的氨含量也不一样；在催化剂床层内存在一最高温度区域, 操作中要监测这一区域的温度变化,严格掌握其温度；不能使这一区域的局部温度过高,以破坏催化剂；）空间速度： 每一空速有相应的相宜温度和氨含量4.5 工艺流程：氨的分别方法 ；饱和氨含量运算的体会公式：压力单位为 MPa冷却分别 过程是一个能耗较大的过程,较高温度时可用水冷,冷至较低温度一般用氨冷；就是用液氨作冷源,经过较复杂的冷冻流程将工艺气中的氨冷凝分别出来；分别氨之后的气体含有少量氨,同时仍含有H2,要送循环系统再入合成塔循环反应；驰放

20、气回收 : 中空纤维膜分别法 ; 变压吸附法 ; 深冷分别法 ; 4.6 合成塔 : 合成塔要求：工艺：生产才能大,生产沿 Tm 线进行； 阻力 ：尽可能小；结构：牢靠、简洁； 合成塔结构特点：分为内件与外筒；合成塔塔型 ：连续换热式、多段间接换热式、多段冷激；几种典型的合成塔：并流三套管型冷管合成塔；单管并流式合成塔和轴向冷激式合成塔；径向冷激式合成塔；反应热回收利用：提高合成塔进气温度（加热热交换器,提高进气温度,余热回收量大）；热能回收方式 （加热锅炉给水（大厂常用）副产蒸汽；锅炉位置 ：前置、中置、后置）4.7 氨合成的工艺运算：一、合成工段的物料运算：1、氨分解基衡算法：系统体积削减

21、的mol 量=生成的氨的mol量将任一点物料分解成元素状态,其数量必定相等, 将氨分解为氢气和氮气所对应的量称为氨分解基气量,反应前后不变；N0=Ni1+yNH3,i；系统体积削减数 =生成的 NH3 的摩尔数2、氨合成产量和催化剂生产强度 . 3 补充气的消耗量 由于合成新奇气含有肯定量的惰气,且实际生产中存在泄漏、溶解、和排放等缺失,氨合成补充气的消耗不是一个定值,一般在 27003000Nm3/t 之间,具体数值可由物料衡算确定；4、氨合成率运算 . 二、合成热量衡算 1、合成反应的绝热温升运算 . 2、冷管式合成塔的一般热量衡算 . 1、高压氨合成系统平稳运算特点是什么？2、氨合成流程

22、中新奇气补充在分别氨之前与分别氨后补充新奇气为什么都可采纳？各自特点如何？3、简述轴向和径向冷激式合成塔的特点；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章、固体燃料气化法煤气化： 是指煤、 焦碳等固体燃料在高温常压或加压条件下,和少量残渣过程；与气化剂反应转化为气体产物气化剂： 能与灼热碳层进行反应的物质,主要是水蒸气、空气或它们的混合物；煤气化过程基本原理：1 煤的干燥： 除去水分；加热分解（干馏）：与煤的种类有关、与加热温度有关,加热产物与温度有关、与压力有关） 热力学角度 在 t 不变, p时, H2、CO2、

23、CH4,而 H2、CO； 要制取 H2、CO 高的水煤气,就反应在低压高温下进行；煤气化的工业方法：生产半水煤气的特点 ；间歇式制半水煤气的工作循环 ；工艺条件：（高炉温、高风速、高炭层和短吹风）原就工艺流程 ：系统间歇,煤气质量波动大； 原料间歇加入-缩短加料时间； 制气应在过量蒸汽存在下进行； 带出粉尘-降温除尘； 回收显热； 回收吹风气中的可燃气；排渣 -密封、连续； 气体成分波动大-气柜平稳烃类蒸汽转化（G）和间歇式固体燃料气化（S）的异同点：共同点： 制气煤气 CO+H2/N2=3.13.2 ；反应在高 T、过量水蒸气条件下进行；余热回收；制气和供热冲突；不同点： G 连续 -易于大

24、型化；S 间歇 -能耗高难于大型化；G 气体成分、温度波动小； S 波动大； G 催化反应； S 不需催化剂；大型 S 飞灰重油部分氧化法：重油部分氧化：重质烃类和氧气进行部分燃烧,由于反应放热使部分 C、H 化合物发生热裂解,以及裂解产物的转化反应,最终得到CO+H2 及少量 CO2+CH4 的合成气；重油气化基本原理：气化反应 . 碳黑的生成 （重油造气过程分为油气化和碳黑回收工段； 油气化中的气化气所带碳黑,经激冷室和文丘里洗涤器被洗涤下来,在碳黑回收工段采纳两步石脑油萃取油回收碳黑水中碳黑,再返回气化工段作为气化原料； ）重油部分氧化工艺条件：温度：T从反应热力学和动力学都对制气有利,

25、但耗氧量增大,T就氧油比上升；压力 ：P就反应速率,气化炉生产强度,动力消耗,炭黑清除更简洁,对下游工序有利；但对反应本身不利,要从系统技术经济成效综合考虑；氧油比（ O/C ）主要经济指标,对重油气化气打算性影响,O/C 在 1.151.30 间, O/C, T,有效气体,防止O/C 过高发生“ 穿氧” 事故；蒸汽油比： 通常取值在400500kg 蒸汽 /t 重油原料杂质影响 ：S,有效气；C/H ,有效气；水分超量,防止超温穿氧；工艺流程：德士古（Texaco）激冷流程 （工艺简洁,设备紧凑、操作便利,缺点高温热不能产生高压蒸汽；）谢尔（ Shell）废热锅炉流程：可产高压蒸汽,对原料没

26、有限制,但废锅结构复杂,气化压力有限；一氧化碳变换 ：变换的作用 是将原料气中的CO 变成 CO2 和 H2 ；H2 是合成氨需要的最重要成份； CO、CO2 对氨的合成有害,后面工序仍需将其除去；变换既是制气的连续,又是净化的一部分；变换：中变、低变、耐硫变换变 化 反 应 热 力 学 ： 反 应 方 程 式 COg + H2Og = CO2g + H2g 反 应 热-41.19kJ/mol 放热反应,所以温度上升,平稳常数下降；变换平稳组成运算 温度越低,水碳比越大,平稳转化率越高；反应后变换气中残余 CO 量越少；中变 高变 催化剂： 中变催化剂一般用铁铬催化剂；起活性的成份是Fe3O4

27、,催化剂使用前名师归纳总结 要仍原： 3Fe2O3s + COg = 2Fe3O4s + CO2g 3Fe2O3s + H2g = 2Fe3O4s + H2Og 第 6 页,共 9 页仍原过程中,除转化成Fe3O4 外,仍可转化为FeO, Fe 等,要依据试验来挑选操作条件以防止生成不利物质；温度在400-500 C,水碳比 2 时,可保证生成Fe3O4；高变催化剂 特性： 活性 操作温度、毒物强度催化剂 含硫量 放硫完全催化剂 寿命低变催化剂： 低变催化剂一般用铜催化剂；活性成份为单质铜,使用前也要仍原：CuOs + H2g = Cus + H2Og CuOs + COg = Cus + C

28、O2g 要留意当温度250C 时可发生- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 反应-CuyZns + H2Og 耐硫变换催化剂：1Go Mo 系耐硫变换催化剂特点：2 良好的低温活性宽温变换3 良好的耐硫性与抗毒性4 强度高硫化与反硫化 ：硫化后催化剂才具备活性；如硫含量过低,可显现反硫化,失去活性；肯定工况条件下,必需维护变换气中一最低的硫含量值,防止反硫化显现；变换反应动力学 温度上升,内表面利用率下降；压力上升,内表面利用率也下降；小颗粒催化剂内表面利用率高 ；变换反应的绝热温升： 变换反应都是在绝热反应器中完成,绝热反应温度上升量不答应超出催化剂使用

29、温度；绝热温升数运算变换工艺条件：压力：23MPa；对平稳无影响；加压可提高反应速率；加压可缩小设备体积；但设备的投资和要求增大；温度： 正确反应温度TO 及求法 TO:对肯定气体组成和催化剂下,最大反应速率所对应的温度；变换过程温度的确定绝热温升与分段；操作温度上限 ：热点温度不超过催化剂使用温度分段数,温度分布越合理,但流程操作越复杂；分段数的运算；操作温度下限 ：露点温度； 水蒸气比例： 以水蒸气摩尔数与 CO 摩尔数之比表示,称为汽气比；汽气上升,平稳转化率上升,且可防止析碳；但实际生产中水碳比也不能过大,一方面由于蒸汽消耗大,另一方面床层压降增大；汽气比一般为变换工段节能：变换工艺流

30、程：P111 3.0-5.0.（可通过调剂床层温度来调剂汽气比）中低变串联流程: 此法一般与烃类蒸汽转化及变换后用甲烷化法脱除少量CO 法联合使用多段变换流程 : 适用于 CO 含量高,如半水煤气为原料气的情形；后续工序常用铜氨液法脱除少量 CO 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1、 影响一氧化碳变换反应的平稳和速度的因素有哪些？如何影响？2、为什么变换需要分段进行？段数的选定依据是什么？有哪些形式的反应器？3、一氧化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？使用中要留意哪些事项？例 1 工业上在镍催化剂作用下使用

31、自然气与水蒸气反应制取合成氨粗原料气；试依据已知条件对转化过程进行物料衡算；已知：自然气组成（体积分数）为 CH4 97.2% ,C2H61.2%, CO20.2%, N21.0%, Ar0.4% ；原料混合气配比水蒸气 /自然气 =3.3/1（摩尔比）反应器出口转化气中残余 CH4 11% （干基,体积分数）；进口混合气温度 370,出口温度 780,转化过程恒压,反应器出口压力 3.0MPa；在出口处的 780高温下,反应CO + H2O = CO2 + H2 达到平稳,Kp=1.175 解：物料衡算系统如下选取 100kmol 原料自然气作为物料衡算基准,依据物料配比,进口蒸汽量为 33

32、0 kmol ；设出口转化的干气量为V kmol ,其中的 H2、CO 、CO2 的摩尔量分别为a、b、c kmol ,CH4有 0.11V kmol ,惰气 N2 和 Ar 共有 1.4 kmol 所以：a+b+c+0.11V+0.4=V 1 反应管进、出口物料 C 元素守恒,就97.2+1.2 2+0.2=b+c+0.11V 整理得b+c+0.11V=99.8 2 设参与反应的水蒸气量为 d kmol ,就反应后剩余蒸汽为 330-d kmol ；反应管进出口物料 H 元素守恒有97.2 4+1.2 6+330 2=2a+0.11V 4+2330-d 整理得 a+0.22V-d=198 3

33、 反应管进出口 O 元素守恒有0.2 2+330=b+2c+330-d 整理得b+2c-d=0.4 4 反应 CO + H2O = CO2 + H2 在 780平稳常数式可以写为：名师归纳总结 ac/b330-d=1.175 5 第 8 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 联立 15 式,可解得a=224.91 kmol 出口 H2 量 b=28.80 kmol 出口 CO 量）c=35.13 kmol 出口 CO2 量）d=98.65 kmol 反应消耗 H2O V=326.11 kmol 转化的干气总量）330-d=231.35 kmo

34、l 剩余的 H2O 量 例 3 已知甲烷蒸汽转化一段炉进口水碳比为 3.8,出口压力为 3.2424MPa （绝）,温度为810,转化气的组成为 CO10.12% ,CO210.33%, H269.0%,CH49.68% ,N20.87% ；试求：（1）原料气的氢碳比；（2）转化气湿基组成；（3）转化反应与变换反应的平稳温距；解：（1）设原料气的氢碳比为n,以 100mol 干转化气为运算基准,就干转化气中的含量为：O：10.12+10.33 2=30.78mol H2: 69+9.68 2=88.36mol C: 10.12+10.33+9.68=30.13mol 系统中的 C 由 CHn

35、原料供应, O 由 H2O 供应,H2 由二者共同供应, 就参与反应的 H2O 有 30.78mol ；H2O 供应的 H2 有 30.78mol,原料气供应的 H2 有88.36-30.78=57.58mol 系统加入的 CHn 有 30.13mol ；故 H/C= （57.58 2）/30.13=3.82 ,n=3.82 （2）仍以 100mol 干转化气为基础, 加入系统的中的反应之后的总气量为 100+114.50-30.78=183.72mol 所以湿基组成如下：Yco=5.51%, Yco2=5.62%, CHn 量为 30.13mol ,H2O 为 114.50mol,YH2=37.56%, YCH4=5.27%, YN2=0.47%, YH2O=45.57% （3）转化反应的平稳温距t 查得 TP=787, t=23 同理,对变换反应查得 TP=864, t=810-864=-54 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页