天然气转化成水煤气 ).docx

(1)原料天然气组成分子式C1C2C3N2H2SCO2组成0.82150.02840.00130.00720.08920.0524H2S含量的变化范围为：9.2%~10.8%；CO2含量的变化范围为：4%~6%(2)设计规模：15万吨/年； (3)原料气温度：20℃；(4)要求：H2S20mg/m3水蒸气法将天然气转换成水煤气:部分氧化由以上列的转化反应式可以看出,用天然气转化成水煤气,从理论上可以得到CO+3,一个体积的可以转化成4个体积的CO+,实际上转化过程平衡条件决定于CO+O→CO2+最终的水蒸汽转化气组分为CO、CO2、的混合物，组分中的CO还可以进行合成氨最理想最经济的转化方式。其中主要的反应式就是的反应生成的CO、CO2、。.根据查找数据根据经验值得到如下数据在不同温度下反应生成的平衡组成温度/℃平衡常数平衡组成/%OCO2CO40011.7020.8574.423.780.940.006002.52716.5464.1315.393.590.348001.0158.7448.3733.565.553.799000.73294.5541.3841.845.147.0910000.56121.6937.0947.004.369.8511000.44970.4935.6148.853.7111.33根据我们需要选择 产生最多的可以使我们的天然气的利用率最大。所以尽量选择1100℃。当温度降低后，可以使水变成液体除去，剩下的都是气体，所以气体部分就是；0.4885 /（1-0.3561）=0.7587CO2：0.0371/（1-0.3561）=0.05762CO：0.1133/（1-0.3561）=0.17596在总体中占的比例就是：0.7587×0.8215=0.6233CO2：0.05762×0.8215+0.0524=0.0997CO：0.17596×0.8215=0.1437由于N：H=1：3可以使反应达到最大效益，所以，通入大于0.33倍的氮气最为合适，假设可以通入的氮气量为30体积，可以使的合成气变成半水煤气可得：30÷130=0.2308：62.33÷130=0.4795CO2：9.97÷130=0.0767CO：14.37÷130=0.1105表4.1 半水煤气成分组分N2CO2COH2其他体积/％23.087.6711.0547.9510.25通过查资料可以的到栲胶脱硫的脱硫液成分如下表： 表4.2 脱硫液成分组分Na2CO3NaHCO3总碱总钒栲胶浓度（g/L）5.050.626.80.61.52 计算原料气的体积及流量以每年300个工作日，每天工作24小时，则每小时生产合成氨为：150000÷（300×24）=20.8333t/h考虑到在合成时的损失，则以每小时生产20.8333吨计算为基准，所以nNH3=208333Kg÷17Kg/Kmol=1225.49Kmol则合成NH3所需要N2的物质的量为nN2= nNH3÷2=612.745Kmol考虑到半水煤气经过洗涤、脱硫、变换等工序到合成的过程中氮气的损失，则损失率以1%计，则半水煤气中氮气的物质的量为nN2 =612.75×（1+1%）=612.75Kmol那么原料气中N2的体积为 VN2=22.4Nm3/Kmol×612.75Kmol=137250.49Nm3根据半水煤气中各气体的体积比，则其它气体的体积为VCO2=7.67÷19.55×VN2=53847.1232Nm3VCO=11.05÷19.55×VN2=77576.36Nm3VH2=47.95÷19.55×VN2=330629.761 Nm3VO2=10.25÷19.55×VN2=71959.9756Nm3那么总气体的体积V= VN2 +VCO2 +VCO +VH2 +VO2=53847.1232Nm3+77576.63Nm3+330629761Nm3+71959.975Nm3+137250.49Nm3=677265.864Nm3根据气体方程，将0℃、101.325KPa下的体积换算成125KPa、45℃时的体积V0V0=101.325×677265.864×(273.15+45)/(125×273.15) m3=639435.15m3则进入脱硫塔的气体的流量为G=639435.15m3/h3 根据气体中 H2S的含量计算H2S的质量入脱硫塔中H2S的质量：m1=0.09/1.3 mg/m3×639435.15m3 =442.685Kg根据设计要求，出塔气体中H2S的含量为20mg/m3,取出塔气中H2S的含量为20 mg/m3，则塔的脱硫效率是η=（692－20）/692×100%=97.1%.由于原料气中H2S的含