年產(chǎn)4萬噸合成氨變換工段工藝步設(shè)計(jì)方案(文件)
【正文】 （）=(標(biāo))=出中變爐二段催化床層的CO的量為：= M3(標(biāo))故在二段催化床層反應(yīng)后剩余的CO2的量為：+= (標(biāo))故在二段催化床層反應(yīng)后剩余的H2的量為： += (標(biāo))故在二段催化床層反應(yīng)后剩余的H2O的量為：= (標(biāo))所以出中變爐的濕組分：組 分CO2COH2N2CH4H2O合計(jì)含量％100M3(標(biāo))koml對(duì)出變爐一段催化床層的變換氣溫度進(jìn)行估算：根據(jù)：K= （H2％CO2％）/（H2O％CO％）計(jì)算得K=查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》知當(dāng)K==409℃設(shè)平均溫距為48℃，則出變爐一段催化床層的變換氣溫度為：409℃44℃=365℃：以知條件：進(jìn)變爐二段催化床層的變換氣溫度為：353℃ 出變爐二段催化床層的變換氣溫度為：365℃變換氣反應(yīng)放熱Q1:計(jì)算變換氣中各組分的生成焓，原理與計(jì)算一段床層一樣，平均溫度為：632K,計(jì)算結(jié)果如下：組分H2H2OCOCO2Ht（kcal/kmol）Ht（kJ/kmol）放熱： CO +H2O=CO2+H2 （1）△H1=（∑Hi）始－（∑Hi）末 = kJ/kgQ1=*= kJ/kg氣體吸熱Q2：根據(jù)《物理化學(xué)》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來計(jì)算熱容。：（1） 入熱：水的帶入熱Q1水在20℃時(shí) Cp= kJ/（kmol.℃）Q1=X*（20+273）* =轉(zhuǎn)化氣的帶入熱Q2：轉(zhuǎn)化氣在925℃時(shí)T=1193K根據(jù)《物理化學(xué)》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來計(jì)算熱容。溫度：變換氣進(jìn)設(shè)備的溫度：365℃變換氣出設(shè)備的溫度：250℃水進(jìn)設(shè)備的溫度： 20℃水出設(shè)備的溫度： 90℃：（1） 入熱： 變換氣帶入熱:Q1 變換氣在365℃時(shí)根據(jù)《物理化學(xué)》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來計(jì)算熱容。 催化劑床層直徑計(jì)算 設(shè)計(jì)要求催化劑層總阻力＜690Kpa（即700mmH2O）,催化劑層阻力降采用式（4616）試算ΔP= B302為非球形催化劑，粒度為5177。M/λm)1/3(181。mSm=()/()= == 略去流體由于蒸汽的存在而對(duì)熱水的物性參數(shù)如粘度的影響，則： α外==(.℃) 總傳熱系數(shù)計(jì)算 以管外表面計(jì)的總傳熱系數(shù)為： K0= 列管平均直徑：==列管導(dǎo)熱系數(shù)λ=30Cal/(.℃)垢層熱阻=℃/Kcal所以：=(.h.℃)平均溫度差計(jì)算： Δt==℃換熱面積計(jì)算： = ，則F′= 列管長度計(jì)算L==1. 70m 考慮管板、擋板所占長度及定管尺長，實(shí)取L=主要設(shè)備一覽表序號(hào)名稱規(guī)格圖號(hào)數(shù)量材料備注1預(yù)加熱器100022,L=8287mm,F=130m2,換熱管38390根，252E03011Cr16 Ni322中變爐 2500 H:10534操作溫度≤450℃操作壓力≤R0301112CrMo催化劑床段數(shù)：23蒸汽過熱器800換熱面積：245m2管子排列方式：三角形E03031鋼4調(diào)溫水加熱器400換熱面積：25m2管子排列方式：三角形E03041鋼5低變爐2600 H:11420操作溫度≤260℃操作壓力≤ 催化劑裝量25m3R0302116MnR催化劑床段數(shù)：1總結(jié)本次設(shè)計(jì)我做的是年產(chǎn)4萬噸的合成氨變換工段工藝初步設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中遇到諸多困難，特別是剛拿到題目時(shí)，有些不知所措，通過老師的細(xì)心指導(dǎo)，我借閱了有關(guān)合成氨變換工段工藝的書籍，又在網(wǎng)上查閱不少文獻(xiàn)資料，通過與同學(xué)一起探討，克服了大部分問題，終于能夠順利完成設(shè)計(jì)。首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，雖然兩周的時(shí)間顯得倉促，但我在老師的幫助下終于能順利完成這次報(bào)告，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。其中常用標(biāo)準(zhǔn)有HG ，HG ，HG/T 20549(化工裝置管道布置設(shè)計(jì)規(guī)定)，HG/T (管徑選擇)，HG298041991(合成氨產(chǎn)品能耗量計(jì)算方法)等。再次感謝所有在設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過我的老師、朋友和同學(xué)們，本設(shè)計(jì)多有不妥之處望指正。這次設(shè)計(jì)是畢業(yè)前的最后一次課程設(shè)計(jì)，通過該設(shè)計(jì)，我更好的認(rèn)識(shí)了學(xué)風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)、對(duì)工作態(tài)度的重要性，并將這種良好的狀態(tài)帶入工作中去。W)式中: de===d0G/181。共排13層（553根）每個(gè)弓形內(nèi)布23孔，扣除拉桿6孔得：n=553+6236=685 根 傳熱系數(shù)計(jì)算 管內(nèi)給熱系數(shù)計(jì)算： 管內(nèi)給熱系數(shù)按下式計(jì)算：α內(nèi)=管內(nèi)氣體平均溫度℃按溫度355℃：Cm=(㎏.K)μm=λm=()所以：Re= Pr= ==(.℃)= =（）管間給熱系數(shù)計(jì)算：管間裝方形擋板r=,方形板開口高度取直徑的40%，即h′=,此時(shí)流體橫過管束的流道截面積： S1=Hd(1d0/t)==擋板開口方向截面積：Sa=/180r2COS1((rh’)(Dh’h’2)=/180（）（）= 開口弓形面積減去列管所占面積：S2=Sa===平均流通截面積：Sm==,溫度==115℃時(shí)水的物性參數(shù)：CH2O=(㎏.℃)μ=λ=102W/（m.℃）管間給熱系數(shù)按下式計(jì)算 α外=λm/de(d0G/181。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/103c/105CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來計(jì)算熱容：物質(zhì)abcdCH4計(jì)算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4CpCpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q3=*523*=水的帶出熱Q4:水在90℃時(shí)Cp= kJ/（kmol.℃）Q4=X**(90+273)=*X熱損失Q5:根據(jù)熱量平衡：*（Q1+Q2）=Q3+Q4X= 調(diào)溫水加熱器的物料與熱量計(jì)算：入設(shè)備的變換氣溫度：250℃出設(shè)備的變換氣溫度：181℃進(jìn)設(shè)備的濕變換氣的量：變換氣帶入的熱量：Q1=變換氣帶出的熱Q2：變換氣在181℃時(shí)T=454K時(shí)根據(jù)《物理化學(xué)》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來計(jì)算熱容。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/103c/105計(jì)算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4CpCpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q3=**（330+273）=水的帶出熱Q4:水在335℃，T=603K時(shí)的熱容為：Cp= kJ/（kmol.℃）Q4=X**（330+273）=熱損失Q5:Q5=*(Q1+ Q2)熱量平衡：*(Q1+ Q2)= Q3+ Q4 （ +）=+ X=：要使H2O/CO=： （）247。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/103c/105CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來計(jì)算熱容：物質(zhì)abcdCH4計(jì)算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4Cp
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