【正文】 .................. 4 工藝流程確定 ............................................................................................... 5 主要設(shè)備的選擇說明 ................................................................................... 6 第 2 章 物料與熱量衡算 ................................................................................................... 7 已知生產(chǎn)條件 ......................................................................................................... 7 水氣比的確定 ......................................................................................................... 7 中變爐 CO 的實(shí)際變換率的求取 .......................................................................... 8 中變爐催化劑平衡曲線 ......................................................................................... 9 最佳溫度曲線的計(jì)算 ........................................................................................... 10 中變爐一段催化床層的物料衡算 ....................................................................... 10 中變爐一段催化床層的物料衡算 ............................................................. 11 對(duì)出中變爐一段催化床層的變換氣的溫度進(jìn)行估算 ............................. 13 中變爐一段催化床層的熱量衡算 ............................................................. 13 中變一段催化劑操作線的計(jì)算 ........................................................................... 16 中間冷凝過程的物料和熱量計(jì)算 ....................................................................... 17 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論 文 III 中變爐二段催化床層的物料與熱量衡算 ........................................................... 18 中變爐二段催化床層的物料衡算： .......................................................... 19 中變爐二段催化床層的熱量衡算： ......................................................... 21 中變爐物料、熱量恒算結(jié)果列表 ..................................................................... 23 低變爐的物料與熱量衡算 ................................................................................. 24 低變爐的物料衡算 ................................................................................... 24 低變爐的熱量衡算 ................................................................................... 26 低變爐催化劑平衡曲線 ..................................................................................... 28 最佳溫度曲線的計(jì)算 ......................................................................................... 29 廢熱鍋爐的熱量和物料衡算 ............................................................................. 30 水蒸汽的加入 ..................................................................................................... 32 主換熱器的物料與熱量的衡算 ......................................................................... 33 調(diào)溫水加熱器的物料與熱量衡算 ..................................................................... 34 第 3 章 設(shè)備的選型 ........................................................................................................... 36 中變爐的計(jì)算 ....................................................................................................... 36 觸媒用量的計(jì)算 .......................................................................................... 36 第一段床層觸媒用 量 .................................................................................. 36 第二段床層觸媒用量 ............................................................................... 37 觸媒直徑的計(jì)算 ......................................................................................... 39 主換熱器的計(jì)算 .................................................................................................... 41 傳熱面積的計(jì)算 .......................................................................................... 41 設(shè)備直徑與管板的確定 ............................................................................. 42 傳熱系數(shù)的驗(yàn)算 ......................................................................................... 42 殼側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算 ............................................................................. 44 總傳熱系數(shù)核算 ......................................................................................... 45 傳熱面積的核算 .......................................................................................... 45 其他主設(shè)備 ........................................................................................................... 46 第 4 章 設(shè)備一覽表 ........................................................................................................... 47 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 48 致 謝 ................................................................................................................................... 49 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論 文 1 第 1 章 緒 論 概述 氨是一種重要的化工產(chǎn)品，主要用于化學(xué)肥料的生產(chǎn)。合成氨生產(chǎn)經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展成為一種成熟的化工生產(chǎn)工藝。合成氨的生產(chǎn)主要分為：原料氣的制??；原料氣的凈化與合成。粗原料氣中常含有大量的 C，由于 CO 是合成氨催化劑的毒物，所以必須進(jìn)行凈化處理，通常 先經(jīng)過 CO 變換反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為易于清除的 CO2和氨合成所需要的 H2。因此， CO 變換既是原料氣的凈化過程，又是原料氣造氣的繼續(xù)。最后，少量的 CO 用 液氨洗滌法，或是低溫變換串聯(lián)甲烷化法加以脫除 [1]。 變換工段是指 CO 與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的過程。變換工段工序是合成氨生產(chǎn)中的第一步，也是較為關(guān)鍵的一步，因?yàn)槟芊裾Ｉa(chǎn)出合格的壓縮氣，是后面的所有工序正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提條件。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用 。 目的和意義 氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。 隨著世界人口的不斷增加，用于制造尿素、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨以及其他化工產(chǎn)品的氨用量也在增長。在化學(xué)工業(yè)中，合成氨工業(yè)已經(jīng)成為了重要的支柱產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì) ，世界每年合成氨產(chǎn)量 已達(dá)到 1 億噸以上，其中約有 80%的氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料， 20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。 合成氨 變換工段是指 CO 與水蒸氣反應(yīng)生成 CO2和 H2的過程。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用。 在合成氨生產(chǎn)中，各種方法制取的原料氣都含有 CO，其體積分?jǐn)?shù)一般為 12%~40%[2]。合成氨需要的兩種組分是 H2和 N2，因此需要除去合成氣中的 CO。變換反應(yīng)如下： 2 2 2C O H O = C O H??。 由于 CO 變換過程是強(qiáng)放熱過程，必須分段進(jìn)行以利于回收反應(yīng)熱，并控制變換段出口殘余 CO 含量。第一步是高溫變換，使大 部分 CO 轉(zhuǎn)變?yōu)?CO2和 H2； 第二步是低溫變換，將 CO 含量降至 %左右。因此， CO 變換反應(yīng)既是原料氣制造的繼續(xù)，又是凈化的過程，為后續(xù)脫碳過程創(chuàng)造條件。 目前，變換工段主要采用中變串低變的工藝流程，這是從 80 年代中期發(fā)展起來的 [1]。所謂中變串低變流程，就是在 B106 等 FeCr 系催化劑之后串入 CoMo 系寬溫變換催化劑。在中變串低變流程中，由于寬變催化劑的串入，操作條件發(fā)生了較大的變化。一方面入爐的蒸汽比有了較大幅度的降低；另一方面變換氣中的 CO 含量也大幅度降低。由于中變后串了寬變催化劑，使變換系統(tǒng)便于 操作，也大幅度降低了能耗。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論 文 2 變換過程需在高溫高壓使用催化劑條件下進(jìn)行，因此變換工序是合成氨生產(chǎn)的高成本工序 ,其成本降低對(duì)合成氨成本的降低有重要意義。 1． 3 合成氨工業(yè)概況 基本現(xiàn)狀 我國的氮肥工業(yè)自 20 世紀(jì) 50 年代以來 ,不斷發(fā)展壯大 ,目前合成氨產(chǎn)量已躍居世界第一位 ,已掌握了以焦炭、無煙煤、焦?fàn)t氣、天然氣及油田伴生氣和液態(tài)烴多種原料生產(chǎn)合成氨、尿素的技術(shù)