【正文】 31由公式： Cpm= (29)得，Cpm=31+++++=(kmol表29 出二段催化劑層濕氣組分組分CO2COH2N2CH4H2O合計%100Nm3/h1 2 1 5 kmol/h(3) 三段物料衡算三段入爐蒸汽比計算表210 三段入爐干氣組分組分CO2COH2N2CH4合計%100Nm3/h1 2 4 kmol/h%，則三段催化劑層中CO反應(yīng)量為：CO==(每100Nm3干半水煤氣)CO總反應(yīng)量==氣體出三段催化劑層溫度為380℃，平衡溫距取18℃，出口氣平衡溫度為398℃，查表得398℃時的Kp=。表23 入爐濕氣組分組分CO2COH2N2CH4O2H2O合計%100Nm3/h1 1 4 Kmol/h此時，a=，b=，c=，d=，O2=變換率計算設(shè)450℃CO變換為Xp，查表得450℃時，Kp=： (24)將入爐氣有關(guān)組分代入上式得，Xp=%實際變換率為平衡變換率的百分數(shù)：100%=%則，出一段催化劑層干氣體量為：3 +3=3 其中，剩余 CO=( 73)= CO2=+ 73= H2=1 + 73=1 出一段干氣如表24。表22 原料氣組分組分CO2COH2N2CH4O2合計%100Nm3/h1 3 Kmol/h.591 變換氣量及變換率計算設(shè)氫與氧在變換爐一段催化劑作用下完全燃燒生成水，由O2+2H2→2H2O可知，實際參加CO變換反應(yīng)的半水煤氣量為：3 =3 =3 則干變換氣量為：V變=V+V反應(yīng)結(jié)束，經(jīng)過第一、第二交換器使氣體達到工藝要求，進入下一工段。本設(shè)計參考齊齊哈爾市黑龍江化工集團的生產(chǎn)工藝，選用多段中溫變換工藝[5]。H2O[K]+H2O [K] 原料與產(chǎn)品規(guī)格 原料規(guī)格原料由上一工段重油氧化所制得，氮氣來自空氣，其余氣體均為在氧化過程中所產(chǎn)生。 生產(chǎn)制度本工廠實行倒班制度，初步擬定為五班三倒。齊齊哈爾鐵路比較發(fā)達，又靠近大慶油田，故生產(chǎn)用的原料重油可以方便快捷的得到。廠址的安全可靠要涉及工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣、廠區(qū)范圍能否適應(yīng)平面布置和安全距離的要求、自然災(zāi)害的威脅程度及抗衡的可能性、能否避免由于鄰近企業(yè)發(fā)生事故時而引起此生災(zāi)害、能否便于治理三廢以及同外部的聯(lián)系與協(xié)調(diào)等因素?；S的選擇應(yīng)根據(jù)城市規(guī)劃和工業(yè)區(qū)的要求，按經(jīng)批準的設(shè)計計劃任務(wù)書指定的地理位置選擇廠址。 設(shè)計依據(jù)本次設(shè)計是按照學(xué)校下發(fā)的《齊齊哈爾大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)工作手冊》和齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)下達的《化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)文件編》。隨著新型耐硫催化劑的開發(fā)成功，八十年代中期開發(fā)了中變串低變工藝；為了利用低變的低溫高活性，九十年代初期開發(fā)了全低變工藝；為了克服全低變工藝不能長期穩(wěn)定運行的缺點，九十年代中期又開發(fā)了中低低工藝。一氧化碳加壓變換，可以提高生產(chǎn)能力，降低能源消耗，節(jié)約觸媒，提高經(jīng)濟效益[1]。用重油制造的原料氣中，含有一部分的一氧化碳，這些一氧化碳不僅不能直接做為合成氨的原料，而且對氨合成中的催化劑有毒害作用，因此必須在催化劑的作用下通過變換反應(yīng)加以除去。 Transformation of carbon monoxide。一氧化碳變換反應(yīng)既是原料氣的凈化過程，又是原料氣的制造過程。摘 要本文是關(guān)于重油為原料年產(chǎn)8萬噸氨一氧化碳變換工段初步設(shè)計。本設(shè)計主要包括工藝路線的確定、中溫變換爐的物料衡算和熱量衡算、觸媒用量的計算、中溫變換爐工藝計算和設(shè)備選型、換熱器的物料衡算和熱量衡算以及設(shè)備選型等。 Temperature shift converter。在一定的條件下，利用一氧化碳和水蒸汽等摩爾反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣，除去大部分一氧化碳，使一氧化碳含量凈化到3%左右，然后進入銅洗進一步的清除。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀許多氮肥廠都對一氧化碳變換系統(tǒng)采取了一些相應(yīng)的改進措施，力爭降低能量的消耗和成本。其后的十年間是全低變工藝和中低低工藝推廣和完善的過程。并依據(jù)以下國標進行詳細的設(shè)計：ZBY478GB45744608GB1009GB501609HGJ21185。選擇廠址應(yīng)綜合分析與權(quán)衡廠址的地形條件以及有關(guān)的自然和經(jīng)濟資料，進行多方案的技術(shù)經(jīng)濟、安全可行性的比較，合理選擇，作到安全可靠。選擇廠址的基本安全要求是：土地面積與外形，能滿足根據(jù)生產(chǎn)工藝流程特點合理布置建筑物、構(gòu)筑物的需要，即廠區(qū)總圖的要求；地形應(yīng)力求平坦而略有坡度(一般以不超過千分之五至十為宜)，以減少土地平整的土方工程量，有利于廠區(qū)排水和運輸；有良好的工程地質(zhì)條件，廠址不應(yīng)設(shè)在有滑坡、斷層、泥石流、巖溶、地下水位過高， MPa的地區(qū)；應(yīng)盡可能接近水源地，并便于污水的排放和處理；應(yīng)靠近主要原料燃料的供應(yīng)源，靠近動力供應(yīng)中心，并有利于和有關(guān)聯(lián)企業(yè)的協(xié)作；應(yīng)注意與附近交通的聯(lián)系，盡量接近鐵路、水路、公路，以縮短貨運距離；對排放有毒廢水、廢氣、廢渣和噪聲嚴重的工廠，不要設(shè)在城鎮(zhèn)居民區(qū)的上風(fēng)向、水源上游。另外，黑龍江又是產(chǎn)糧大省，因此化肥的需求量較大，故有較好的市場。在生產(chǎn)過程中，一定要加強安全防范意識，嚴格按照化工行業(yè)安全生產(chǎn)規(guī)范來操作。原料氣組分如表11所示。O+H2O[K] 工藝流程簡述中溫變換工藝大都采用加壓變換。在各段之間配有冷凝水作為冷激線，調(diào)節(jié)汽氣比和溫度。YCO表24 出一段催化劑層干氣組分組分CO2COH2N2CH4合計%100Nm3/h1 3 kmol/h出一段催化劑層剩余蒸汽量為：1 +2=出一段濕氣如表25。此時 (27)a=，c=，d=將a，c，d的值代入(17)Kp==解得，b=，即如三段催化劑層汽/氣=三段入爐蒸汽量為：4 15=1 Nm3/h=入三段催化劑層濕氣組分如表211。t)得，Q2=(450350)=71 ，根據(jù)熱平衡：=X(3 )得X==故進催化劑二段水的量為：+ 熱量衡算 中變爐一段CO變換反應(yīng)熱量衡算計算CO變換反應(yīng)一段催化劑層熱量損失(1) 入熱計算：CO反應(yīng)放熱Q1氣體由320℃升至450℃，反應(yīng)取平均溫度385℃，算得在385℃時反應(yīng)熱為：HK=9 Q1=() 38 =1 028 燃燒熱： Q2=115 600=68 320kmol=28 6041kJ/h合計： Q1+Q2=1 314 (2) 出熱計算：氣體溫度升高吸收熱量:Q3氣體溫度升高130℃，氣體在平均溫度385℃(kmol 換熱器熱量衡算已知條件：進設(shè)備的氣量： 進設(shè)備的水量：Xkmol/h 物料在設(shè)備中無變化 變換氣進設(shè)備為400℃出設(shè)備溫度為350℃水進設(shè)備溫度為20℃出設(shè)備溫度為150℃(1) 入熱變換氣帶入熱量Q1變換氣在400℃時，根據(jù)公式Cp=a+b+cT2來計算熱容，如表215。T)所以，Q1=(400+273)=6 157 水的帶入熱Q2：水在20℃時，Cp= kJ/(kmol 表218 物料衡算一覽表變換率%CO反應(yīng)量kmol/hCO剩余量kmol/hCO2剩余量kmol/h蒸汽剩余量kmol/hH2含量kmol/h一段 1二段1 三段1 219 熱量衡算一覽表帶入熱kJ/h帶出熱kJ/h熱損失kJ/h變換氣68 353 59 487 —水116 408 17 307 —總熱量799 944 767 949 3 199 第3章 設(shè)備選型 設(shè)備選型原則所謂設(shè)備選型即是從多種可以滿足相同需要的不同型號、規(guī)格的設(shè)備中，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟的分析評價，選擇最佳方案。另外除了要滿足這些經(jīng)濟指標外，在結(jié)構(gòu)上還應(yīng)滿足下述各項要求。(3) 密封性對化工設(shè)備是一個很重要的問題，特別在處理依然、易爆、有毒介質(zhì)時尤其重要。 主要設(shè)備計算 中變爐設(shè)備計算(1) 觸媒用量計算[13][14]根據(jù)文獻知： Vr=t0V0 (31)式中 Vr—觸媒體積，m3t0—標準接觸時間，h=中變爐催化劑層一段床層阻力降第一段催化劑床層變換氣平均溫度：385℃第一段催化劑床層變換氣平均壓力：1 750kPa第一段催化劑床層變換氣平均分子量： 2kg/kmol第一段催化劑層變換氣重度：r=氣體重度流量(濕)G