【正文】 進行，氣體中氨含量與氣體和催化劑表面接觸時間有關(guān)。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用。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。以上設備的選擇主要是依據(jù)所給定的合成氨系統(tǒng)的生產(chǎn)能力、原料氣中碳氧化物的含量以及變換氣中所要求的CO濃度。再通過換熱器將轉(zhuǎn)換氣的溫度降到180℃左右，%以下，再進入甲烷化工段。甲烷雖然是對合成氨催化劑無害，可他在合成中是惰性氣體，降低了反應中有效組成的濃度，因此此法只能適用于一氧化碳含量甚少的原料氣，通常在低溫變換后殘余一氧化碳的轉(zhuǎn)換氣，其反應式為： (3)銅氨液洗滌法 銅氨液洗滌法是用亞銅鹽的溶液在高溫和低溫下洗滌原料氣以吸收一氧化碳，吸收液在減壓升溫下再生，再生的銅氨循環(huán)使用，再生時釋放的一氧化碳作為再生氣回收，其反應式為： 銅氨液洗滌法適用于中溫變換后一氧化碳含量相對較高的轉(zhuǎn)化氣，我國以無煙煤或焦炭為原料的合成氨廠多采用銅洗流程。本設計用中溫變換就能滿足生產(chǎn)要求，是原料氣在出變換系統(tǒng)的含量在3%左右，且中溫變換的催化劑操作溫度較寬，價格低，壽命長。固定管板式換熱器只要有外殼、管板、管束、封頭壓蓋等部件組成，固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點是在殼體中設置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法將管子固定在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一起，殼程的進出口管直接焊接在殼體上，管板外周圍和封頭法蘭用螺栓緊固，管程的進出口管直接和封頭焊接在一起，管束內(nèi)根據(jù)換熱管的長度設置了若干塊折流板。當膨脹之差較大時，可在殼體上設置膨脹節(jié)，以減少因管、殼程溫差而產(chǎn)生的熱應力。因此，適當增加汽氣比是完全必要的。第三段CO變化反應量是比較低的，不必最求增加汽氣比的效應，因此，二、三段間降濕放出的熱，應當用以加熱半水煤氣，以使三段出口的變換氣熱能能夠加以充分利用，且三段入口汽氣比仍遠高于安全狀態(tài)的需要，所以用間接換熱為好。首先對中，低變進行了物料和熱量衡算，在計算的基礎上，根據(jù)計算結(jié)果對主要設備選型，最終完成了本設計的宗旨。謝謝！第一章 變換工段物料及熱量衡算 中溫變換物料衡算及熱量衡算：已知條件中變爐進口氣體組成：組分CO2COH2N2CH4O2合計%100計算基準：1噸氨計算生產(chǎn)1噸氨需要的變化氣量：（1000/17）（2）= M3(標)因為在生產(chǎn)過程中物量可能回有消耗， M3(標)年產(chǎn)4萬噸合成氨生產(chǎn)能力：日生產(chǎn)量：40000/330=要求出中變爐的變換氣干組分中CO％小于3％進中變爐的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2O2CH4合計含量，％100M3(標)474假設入中變爐氣體溫度為335攝氏度，取出爐與入爐的溫差為30攝氏度，則出爐溫度為365攝氏度。因為進中變爐一段催化床層的變換氣濕組分：組 分CO2COH2N2O2CH4H2O合計含量，％100M3(標)474koml假使O2與H2 完全反應，O2 完全反應掉故在一段催化床層反應掉的CO的量為：60％=(標)=出一段催化床層的CO的量為：= M3(標)=故在一段催化床層反應后剩余的H2的量為:+= M3(標)=故在一段催化床層反應后剩余的CO2的量為：474+= M3(標)=出中變爐一段催化床層的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2CH4合計含量％100M3(標)koml剩余的H2O的量為：+2=(標)=所以出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分：組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量％100M3(標)koml對出中變爐一段催化床層的變換氣的溫度進行計算：已知出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的含量（％）：組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量％100M3(標)koml對出變爐一段催化床層的變換氣溫度進行估算：根據(jù)：K=(H2％CO2％)/（H2O％CO％)計算得K=查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設計手冊》知當K==445℃設平均溫距為30℃，則出變爐一段催化床層的變換氣溫度為：445℃30℃=415℃以知條件：進中變爐溫度：335℃ 出變爐一段催化床層的變換氣溫度為：415℃反應放熱Q：在變化氣中含有CO，H2O，O2，H2 這4種物質(zhì)會發(fā)生以下2種反應：CO +H2O=CO2+H2 （11）O2 + 2H2= 2 H2O （12）這2個反應都是放熱反應。ni 始態(tài)或末態(tài)氣體的千摩爾數(shù)，kmol；Hi — 始態(tài)溫度下或末態(tài)溫度下；I — 氣體的統(tǒng)一基準焓，kcal/kmol，（）現(xiàn)將有關(guān)氣體的計算常數(shù)列于下表中 氣體統(tǒng)一基準焓（通式）常數(shù)表分子式 a0 a1 a2 a3 a4O2103 10–310–710–10H210310－410－710－11H2O10410－310－710－11N210310－410－710－11CO10410－410－910－11CO210－310－6計算O2的基準焓：根據(jù)基準焓的計算通式：Ht=a0+a1T+a2T2+a3T3+a4T4在415℃時T=415+273=683K查表可得變換氣的各個組分的基準焓列于下表：組分O2H2H2OCOCO2Ht（kcal/kmol）Ht（kJ/kmol）放熱： CO +H2O=CO2+H2 （1）△H1=(∑Hi)始（∑Hi）末=+++ =Q1=（）= O2 + 2H2= 2 H2O （2）Q2=△H2=（∑niHi）始－（∑niHi）末=氣體共放熱：Q=Q1+Q2=+=氣體吸熱Q3：根據(jù)《物理化學》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來計算熱容。以知條件： 變換氣的流量： 設冷淋水的流量：X kg 變換氣的溫度：415℃ 冷淋水的進口溫度：20℃ 進二段催化床層的溫度：353℃ 操作壓力：1750kp熱量計算： 冷淋水吸熱Q1：據(jù)冷淋水的進口溫度20℃查《化工熱力學》可知h1 =根據(jù)《化工熱力學》可知T/kP/kPaH/(kJ/kg)6001600600180070016007001800冷淋水要升溫到353℃，所以設在353℃, 615K,1750kp時的焓值為h對溫度進行內(nèi)查法：1600kpa時(626600 )/()=(700626)/() h= kJ/kg1800kpa時(626600)/()=(700626)/() h= kJ/kg對壓力用內(nèi)差法得353℃，615K，1750Kp時的焓值h為：(17501600)/()=(18001750)/()h= kJ/kgQ1= X( )變換氣吸熱Q2：物質(zhì)COCO2H2H2ON2CH4Cp31所以Cpm= ∑Yi*Cp = kJ/（kmol.℃）Q2=**(415353) Q2根據(jù)熱量平衡： Q2= X() X=== M3(標)所以進二段催化床層的變換氣組分：水的量為：+= M3(標)組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量％100M3(標)koml：（總轉(zhuǎn)化率）*= M3(標)在中變爐二段催化床層的轉(zhuǎn)化的CO的量為：