【正文】 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文） 摘要 1 摘 要 合成氨變換工段工序是合成氨生產(chǎn)中的重要一步，也是較為關(guān)鍵的一步，因為能否正常生產(chǎn)出合格的壓縮氣，是后面的所有工序正常運轉(zhuǎn)的前提條件。因此，必須控制一定的工藝條件，使轉(zhuǎn)化氣的組成，滿足的工藝生產(chǎn)的要求。 在本設(shè)計中，首先介紹中低溫變換的意義，然后根據(jù)已知的氣體組成，操作條件，采用了中變串低變的工藝流程路線。首先對中，低變進(jìn)行了物料和熱量衡算，確定催化劑最佳溫度曲線，催化劑用量，高度，根據(jù)計算結(jié)果對主要設(shè)備選型，最終完成了本設(shè)計的宗旨。設(shè)計中一共有中變爐 、 主換熱器 、 低變爐幾個主要設(shè)備 ， 并且還對中變爐進(jìn) 行了機械強度的計算及校核。最后根據(jù)設(shè)計結(jié)果，繪制出合成氨中 低變換工藝的帶控制點的流程和主要設(shè)備圖。 關(guān)鍵詞：中 低 溫 變換；一氧化碳；變換爐； 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文） 摘要 2 Abstract Section of synthetic ammonia transformation process is an important step in ammonia production, is more crucial step, because a normal production of qualified pressed air, is all the processes behind the prerequisite for the normal operation. Therefore, certain conditions must be controlled so that the position of transformation of gas to meet the requirements of the production process. In this design, first introduced in the low temperature shift of meaning, then according to the known gas position, operating conditions, using variable string line of lowchange process. First of all, the low variable for the material and heat balance, determine the optimal temperature curve of the catalyst, catalyst amount, height, according to the results of major equipment selection, the final pletion of the purpose of this design. Design of a total, in the temperature shift, the main heat exchanger, lowtemperature shift of several major equipment. And also on the temperature shift to the mechanical strength of calculation and checking. Finally, design results, drawing out the ammonia in the low shift process control points with the process and major equipment plan. Key words: midlow temperature transformation。 carbon monoxide。 shift converter 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文） 摘要 1 目錄 1 緒 論 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 前言 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 工藝原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． ．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．． ．．． 1 工藝條件 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 壓力 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 溫度 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 汽氣比 ．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 工藝流程確定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 設(shè)備的選擇說明 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． ．．．． 3 對本設(shè)計的評述 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 2 變換工段物料及熱量衡算 ．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5 中溫變換物料恒算及熱量衡算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5 確定轉(zhuǎn)化氣的組成 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5 水汽比的確定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5 2.. 中換爐一段催化床層的物料恒算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．． 6 中變爐一段催化床層的熱量衡算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 中變爐 催化劑平衡曲線 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 11 最佳溫度 度曲線的計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 11 操作線計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13 中間冷淋過 程的物料和熱量衡算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 14 中變爐二段催化床層的物料衡算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 中變爐二段催化床層的物料衡算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 16 低變爐的物料與熱量計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 18 低變爐的物料衡算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．． ．． ．．．．．．．．． 18 低變爐的熱量衡算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．． ．．．．．． 19 低變爐催化劑平衡曲線 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 21 低變爐 最佳溫度曲線的計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 21 最適宜溫度曲線 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．． 22 爐的熱量 和物料計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23 熱量計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23 水蒸氣的加入 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．． 25 主換熱器的物料與熱量的計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．． 26 3 設(shè)備的計算 ．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．． ．．．． ．． ．．．． ． ．． 29 低溫變爐的計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 29 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文） 摘要 2 媒用量的計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 29 第一段床層觸媒用量 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．． ． 29 二段床層觸媒用量 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．． 30 觸媒直徑的計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 31 中變廢熱鍋爐 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．． ． 35 設(shè)備直徑與列管數(shù)量確定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． ．． 36 傳熱系數(shù)計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．． ． 37 設(shè)備的選型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 40 4 參考文獻(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．． ． 41 5 致謝 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 42 河南城建學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文） 緒論 1 1 緒論 前言 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：原料氣的制取；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。 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。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用。 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。 所謂中變串低變流程，就是在 B107 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，使操作系統(tǒng)的操作彈性大大增加，使變換系統(tǒng)便于操作，也大幅度降低了能耗。 工藝原理 一氧化碳變換反應(yīng)式為： CO+H2O=CO2+H2+Q (11) CO+H2 = C+H2O (12) 其中反應(yīng)（ 1）是主反應(yīng)，反應(yīng)（ 2）是副反應(yīng)，為了控制反應(yīng)向生成目的產(chǎn)物的方向進(jìn)行，工業(yè)上采用對式反應(yīng)（ 1—1）具有良好選擇性催化劑，進(jìn)而抑制其它副反應(yīng)的發(fā)生。 一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)是一個可逆的放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱是溫度的函數(shù)。 變換過程中還包括下列反應(yīng)式： H2+O2=H2O+Q 河南城建學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文） 緒論 2 工藝條件 壓力 壓力對變換反應(yīng)的平衡幾乎沒有影響。但是提高壓力將使析炭和生成甲烷等副反應(yīng)易于進(jìn)行。單就平衡而言，加壓并無好處。但從動力學(xué)角度，加壓可提高反應(yīng)速率。從能量消耗上看，加壓也是有利。 由于干原料氣摩爾數(shù)小于干變換氣 的摩爾數(shù)，所以，先壓縮原料氣后再進(jìn)行變換