【正文】 ......................................................................................... 31 第一水加熱器進(jìn)口水溫度的計算 .............................................................................. 31 第一 水加熱器型號規(guī)格計算 ....................................................................................... 32 估算換熱面積 ............................................................................................................ 32 管程的對流給熱系數(shù)和壓降 .................................................................................... 33 殼程的對流給熱系數(shù)和壓降 ................................................................................... 34 計算傳熱面積 ............................................................................................................ 35 第二 主熱交換器的進(jìn)口煤氣溫度計算 ....................................................................... 35 第二主熱交換器的型號規(guī)格 ....................................................................................... 37 第二水加熱器的選型 ................................................................................................... 37 第 八 章 飽和熱水塔設(shè)備工藝計算 ................................................................................. 39 飽和塔設(shè)備工藝計算 ................................................................................................... 39 熱水塔 設(shè)備 工藝計算 ................................................................................................... 43 結(jié) 論 ....................................................................................................................................... 48 致 謝 ......................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 49 I 年產(chǎn) 30 萬噸合成氨粗煤氣變換工段工藝設(shè)計 摘要： 本設(shè)計為年產(chǎn) 30 萬噸合成氨粗煤氣變換工段工藝設(shè)計， 變換工段是合成氨重要環(huán)節(jié)。 介紹氨的基本性質(zhì) 和用途，闡述了合成工段發(fā)展歷史，優(yōu)化出了合成變換的工藝流程。確定 本設(shè)計采用中變 低變串聯(lián)的工藝流程， 中變爐采用兩段催化劑，低變爐采用一段催化劑。 對工藝環(huán)節(jié)中的設(shè)備進(jìn)行了相關(guān)計算，先后 對變換爐中的變換氣進(jìn)行了物料衡算，熱量衡算 ， 確定了 中變爐兩段 催化劑床層的用量和直徑， 從而確定了中變爐設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸；對換熱器進(jìn)行了 計算和 選型 ；對飽和熱水塔設(shè)備進(jìn)行了工藝計算， 掌握了變換系統(tǒng)的設(shè)計方法 。 關(guān)鍵詞： 合成氨 ； 一氧化碳 ； 變換 ； 催化劑 II Process Design of Synthetic Ammonia 300000 tons about Coalgas Conversion Abstract： The instruction is the design of the 300,000 tons of synthetic ammonia about crude gas shift section process design, transformation section is an important part of the ammonia. Describes the basic nature and application of ammonia and the development of synthesis section historical, the synthesis transformation process was optimizated . This design uses medium variable low variable tandem process,medium change furnace use two catalysts, hypoallergenic furnace use one catalysts. Part of the process of the device have been calculated, successively transformed furnace gas has been transformed material balance, heat balance, determined the furnace in two variable amount of the catalyst bed and diameter to determine the furnace structural and dimensions of the device。 the heat exchanger has been calculated and selection。 Saturated water tower equipment has been have been mastered the design conversion system. Key words： synthetic ammonia。 the carbon monoxide。 conversion。 catalyst. 1 引言 中國合成氨是在 20 世紀(jì) 30 年代開始的，但當(dāng)時僅在南京、大連兩地建有氨廠，最高年產(chǎn)量不超過 50kt（ 1941 年）。此外，在上海還有個電解水制氫生產(chǎn)合成氨，硝酸的小車間。中華人名共和國建立以來，化工部門貫徹農(nóng)業(yè)服務(wù)的方針，把發(fā)展化肥生產(chǎn)放在首位。經(jīng)過 50 多年的努力，中國已擁有多種原料。不同流程的大中小型合成氨廠 1000 多個， 1999年總產(chǎn)量為 ，位居世界第一。 合成氨是化工的重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)中有相當(dāng)重要的位置。氨是化學(xué)工業(yè)的重要原料之一，用途十分廣泛。以氮和氫為原料合成氨，是目前世界上采用最廣泛，也是最經(jīng)濟(jì)的一種方法?，F(xiàn)在約有 80%的氨用來制造化學(xué)肥料，其余作為其他化工產(chǎn)品的原料。 除液氨可直接作為肥料外，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨、氯化銨、氨水以及各種含氮混肥和復(fù)肥，都是以氨為原料的。 氨在工業(yè)上主要用來制造炸藥和各種化肥纖維及塑料。從氨可以制的硝酸，進(jìn)而再制造硝酸銨、硝化甘油、三硝基甲苯和硝基纖維素等。在化纖和塑料工業(yè)中， 則以氨、硝酸和尿素作為氮源，生產(chǎn)己內(nèi)酰胺、尼龍 6 單元、己二胺、人造絲、丙烯腈、酚醛樹脂和脲醛樹脂等產(chǎn)品。 本設(shè)計是以固體煤為原料來制取合成氨原料氣，一般由煤制得的 粗 煤氣中含 CO25%～34%，一氧化碳不是合成氨生產(chǎn)所需要的直接原料，而且在一定條件下還會與合成氨的催化劑發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致催化劑失活。因此，原料氣使用之前，必須將一氧化碳 脫除 。 其中 大部分 CO 先通過變換 反應(yīng) CO+H2O（ g） =CO2+H2，這樣既能把一氧化碳變?yōu)橐子谇宄亩趸级矣种频玫攘康臍?，而所消耗的只是廉價的水蒸氣。因此，一氧化碳變換既是原料 氣的凈化過程，又是原料氣制造的繼續(xù)。所以對合成氨而言 一氧化碳變換 具有重大的意義。 2 第 一 章 緒論 氨的基本性質(zhì) 氨的分子式 NH3，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是無色氣體，比空氣輕，具有特殊的刺激性臭味。人們在大約 100cm/m氨的環(huán)境中，每天接觸 8h會引起慢性中毒。 物理性質(zhì) 氨的主要物理性質(zhì) 氨極易溶于水，溶解時放出大量的熱，可產(chǎn)生含 NH315%~30%的氨水，氨水溶液是堿性，易揮發(fā)。液氨或干燥的氨氣對大部分物質(zhì)沒有腐蝕性，但在有水的條件下，對銅、銀、鋅等金屬有腐蝕作用。 氨的主要物理性質(zhì) 見表 ： 表 氨的主要物理性質(zhì) 相對分子質(zhì)量 沸點（ ℃ ） – 含氮量 /% 蒸發(fā)熱（ ℃ ） /(KJ/Kg) 摩爾體積 (0℃ ， )/(L/mol) 冰點 /℃ – 液體密度（ ℃ /） /(g/cm3) 熔化熱（ ℃ ） (kJ /kg) 氣體密度 (℃ /） /(g/cm3) 氣體高熱值 /（ MJ/） m3 臨界濕度 /℃ 液體高熱值 /（ MJ/kg） 臨界壓力 /MPa 液體低熱值 /（ MJ/kg） 臨界體積 /L/kg 標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓 molkJH /(? ） 臨界密度 /(g/ cm3) 標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵 )mol/( kJS ?? 臨界熱導(dǎo)率 /[W/（ mk） ] 電導(dǎo)率 /(s/m) 3105 化學(xué)性質(zhì) 氨在常溫時非常穩(wěn)定， 在 高溫、電火花或紫外線光的作用下可分解為氮和氫，其分解速度在很大程度上與氣體接觸的表面性質(zhì)有關(guān)。 氨是一種可燃性物質(zhì)，自燃點為 630℃ ，一般較難點燃。 氨與空氣或氧的混合物在一定范圍內(nèi)能夠發(fā)生爆炸。常壓，常溫下的爆炸范圍分別為%~82%（氧氣）。 氨易于很多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，例如 ,在鉑催化劑作用能與氧反應(yīng)生成 NO。 氨的性質(zhì)比較活潑，能與各種無機(jī)酸反應(yīng)生成鹽，例如 34N H H C l N H C l?? 3 3 3 4 3N H H N O N H N O?? ? ?3 2 4 4 422 N H H S O N H S O?? ? ?3 3 4 4 2 4N H H P O N H H P O?? ? ?3 3 4 4 422 N H H P O N H H P O? ? ? 氨也能與 CO2 反應(yīng)生成氨基甲酸銨，脫水尿素。利用氨與各種無機(jī)酸反應(yīng)制取磷酸氨，硝酸氨，硫酸氨；與 CO2 、水反應(yīng)生成碳酸氫銨。氨能生成各種加成配位化合物，它們和水合物類似，統(tǒng)稱氨合物或氨絡(luò)物，例如對應(yīng) 和 ， 也分別有 CaCl. 6 NH3 和 Cu SO4 . 4 NH3。 大型氨廠的崛起 20 世紀(jì) 70 年代是世界合成氨工業(yè)大發(fā)展 的時期。由于大型合成氨裝置的優(yōu)越性， 1972年 2 月中國作出了成套引進(jìn)化學(xué)肥料和設(shè)備的決定。 1973 年開始，首批引進(jìn) 13 套年產(chǎn) 300kt合成氨的成套裝置，為了擴(kuò)大原料范圍， 1978 年又開始第二批引進(jìn) 4 套年產(chǎn) 300kt 合成氨裝置。 中國是世界人口最多的農(nóng)業(yè)大國，為了在 20xx 年達(dá)到基本自給，最近十年又先后陸續(xù)引進(jìn) 14 套具有 20 世紀(jì) 90 年代初期世界先進(jìn)水平的年產(chǎn) 300kt 合成氨成套裝置，從而掌握了世界上幾乎所有的先進(jìn)工藝如低能耗凱洛格工藝、布朗工藝、 AMV 工藝、 KPK 工藝和德士古與謝爾重油氣化技術(shù)、魯奇煤氣化技 術(shù)、德士古水煤漿氣化技術(shù)，通過對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收和改造創(chuàng)新，不但使合成氨的技術(shù)水平跟上了世界前進(jìn)的步伐，而且促進(jìn)了國內(nèi)中小型氨廠的技術(shù)發(fā)展 [1]。 合成氨生產(chǎn)方法簡介 氨的合成，首先必須制備合格的氫、氮原料氣。氫氣一般常用含有烴類的各種燃料，即通過用焦炭、無煙煤、天然氣、重油等為原料與水蒸氣作用的方法來制取。氮氣可將空氣液化分離而得，或使空氣通過燃燒，將生成的 CO、 CO2 除去而制得。 我國是世界上煤炭資源比較豐富的國家之一，煤炭儲量遠(yuǎn)大于石油、天然氣儲量。因此，煤炭是我國合成氨的主要原料來源。我 國生產(chǎn)合成氨的原料有 2/3 是煤炭。