【正文】 8K 時(shí)的熱容為： Cp,m= kJ/（ kmol ?℃ ） 24 Q4=ⅹ （ 335+273） = 熱損失 Q5: Q5=ⅹ (Q1+ Q2) 熱量平衡： (Q1+ Q2)= Q3+ Q4 （ +） = + X= (3)水蒸汽的加入： 要使 H2O/CO= 還要加入的水量為： （ ） /= 25 主換熱器的物料與熱量的計(jì)算 已知條件 進(jìn)出設(shè) 備的變換氣的量： 190kmol 進(jìn)出設(shè)備的水的量： X kmol 物料的量在設(shè)備中無(wú)變化。求學(xué)期間的點(diǎn)點(diǎn)滴滴歷歷涌上心頭，時(shí)光匆匆飛逝， 兩 年多的努力與付出，隨著論文的 完成，終于讓大學(xué)的生活，得以劃下了完美的句點(diǎn)。老師一如既往的輔導(dǎo)我們的論文寫(xiě)作，的精神激勵(lì)了我們，使我們克服了在論文寫(xiě)作過(guò)程中的困難。 30 參考文獻(xiàn) [1] 張力 .幾種燃?xì)饷撎挤椒ǖ谋容^ [J].環(huán)境保 護(hù)科學(xué) ， 1999（ 6）． [2] 王師祥 .小合成氨廠生產(chǎn)工藝和操作 [M].北京：化學(xué) 工業(yè) 出版社 .1999. [3] 梅安華 .小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .1994. [4] 湖北化工設(shè)計(jì)院 .氨合成塔 [M].北京：石油化學(xué)工業(yè)出版社， 1997. [5] 陳五平 .無(wú)機(jī)化工工藝學(xué) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. [6] 米鎮(zhèn)濤 .化學(xué)工藝學(xué) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. [7] 朱寶軒，霍琪 .化工工藝基礎(chǔ) [M].北京：化工工藝出版社， 2021. [8] 浙江大學(xué)，華東理 工大學(xué) .化工工藝學(xué) [M].北京：高等教育出版社， 2021. 。另外，要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識(shí)的老師，是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專(zhuān)業(yè)課知識(shí)， 還要感謝我?guī)椭^(guò)的同學(xué)以及父母的支持。在這里，我揀起了全部的腳印，讓爬滿(mǎn)成長(zhǎng)的日子，永遠(yuǎn)在心底綻放幽謐的藍(lán) …… 當(dāng)青春散落一地，我捕捉點(diǎn)滴的光陰，觸動(dòng)心頭那根封存但雋永的心弦，感恩的心境隨著時(shí)光的流逝而愈久彌香。熱容的單位為 kJ/（ kmol ?℃ ） 表 233 氣體統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（通式）常數(shù) 物質(zhì) CO H2 H2O CO2 N2 a b/103 5 c/106 2 CH4可用公式 Cp,m=a+bT+cT2+dT3來(lái)計(jì)算熱容 表 234 氣體統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（通式）常數(shù) 物質(zhì) a b c d CH4 計(jì)算結(jié)果 如圖 ： 表 235 各變換氣的等壓摩爾熱容 組分 CO H2 CO2 H2O N2 CH4 Cp,m 平均 Cp,m=∑Yi*Cp,m=（ kmol ?℃ ） 26 Q1=ⅹ ⅹ （ 365+273） = 水的帶入熱 Q2: 水在 20℃ 時(shí) Cp,m= kJ/（ kmol .℃ ） Q2=X(20+273)ⅹ = 出熱：變換氣在出口溫度為 250℃ ， T=523K 時(shí)根據(jù)《物 理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp,m=a+bT+CT2來(lái)計(jì)算熱容。 熱量計(jì)算 ： (1)入熱：水的帶入熱 Q1水在 20℃ 時(shí) Cp,m,m= kJ/（ kmol.℃ ） Q1=X（ 20+273） ⅹ = 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,m=a+bT+CT2來(lái)計(jì)算熱容。熱容的單位為 kJ/（ kmol?℃ ）查表可得： 表 210 各變換氣的等壓摩爾熱容 物質(zhì) CO CO2 H2 H2O N2 CH4 Cp,m 平均 Cp,m =∑Yi*Cp,m = KJ/（ kmol?℃ ） 所以氣體吸熱 Q3=**(435330)= kJ 假設(shè)熱損失 Q4 根據(jù)熱量平衡的： Q= Q3 +Q4 Q4= kJ 中間冷淋過(guò)程的物料和熱量衡算 此過(guò)程采用水來(lái)對(duì)變換氣進(jìn)行降溫。 因?yàn)檫M(jìn)中變爐一段催化床層的變換氣濕組分 ； 12 表 24 進(jìn)中變爐一段催化床層的變換氣濕組分 組 分 CO2 CO H2 N2 O2 CH4 H2O 合計(jì) 含量％ 100 m3(標(biāo) ) kmol 假使 O2與 H2 完全反應(yīng)， O2 完全反應(yīng)掉 故在一段催化床層反應(yīng)掉的 CO 的量為： 60％ =(標(biāo) )= 出一段催化床層的 CO 的量為： = m3(標(biāo) ) kmol 故在一段催化床層反應(yīng)后剩余的 H2的量為 : += m3(標(biāo) )= kmol 故在一段催化床層反應(yīng)后剩余的 CO2的量為： += m3(標(biāo) )= 表 25 出中變爐一段催化床層的變換氣干組分 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 合計(jì) 含量％ 100 m3(標(biāo) ) kmol 剩余的 H2O 的量為： +2=(標(biāo) )= 所以出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分 如表 ： 表 26 出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合計(jì) 含量％ 100 m3(標(biāo) ) 7 kmol 13 對(duì)出中變爐一段催化床層的變換氣的溫度進(jìn)行計(jì)算： 已知出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的含量 : 表 27 出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合計(jì) 含量％ 100 m3(標(biāo) ) 7 kmol 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)： 2 2 2K ( H CO ) / H O 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= 時(shí) t=465℃ 設(shè)平均溫距為 30℃ ，則出變爐一段催化床層的變換氣溫度為： 465℃ 30℃ =435℃ 中變爐一段催化床層的熱量衡算 以知條件：進(jìn)中變爐溫度： 335℃ 出變爐一段催化床層的變換氣溫度為： 435℃ 反應(yīng)放熱 Q：在變化氣中含有 CO， H2O， O2， H2 這 4 種物質(zhì)會(huì)發(fā)生以下 2 種反應(yīng)： 2 2 2CO H O CO H ?? ? ? （ 11） 2 2 2 O 2H 2H O ??? （ 13） 這 2 個(gè)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。 水汽比的確定 考慮到是天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化來(lái)的原料氣，所以取 H2O/CO= 故 V（水） =(標(biāo) ) n(水 )= 11 因此進(jìn)中變爐的變換氣濕組分 : 表 23 進(jìn)中變爐的變換氣濕組分 組 分 CO2 CO H2 N2 O2 CH4 H2O 合計(jì) 含量％ 100 m3(標(biāo) ) kmol 中變爐 CO 的實(shí)際變換率的求?。? 假定濕轉(zhuǎn)化氣為 100mol，其中 CO 基含量為 ％，要求變換氣中 CO 含量為 2％，故根據(jù)變換反應(yīng)： CO+H2O＝ H2+CO2，則 CO 的實(shí)際變換率為： ? ?X 1 0 0 7 4 .41aaaaYYYY ??? ? ???％ ％ 式中 Ya、 39。低變爐選用 C6型催化劑，以上設(shè)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。 工藝流程確定 目前的變化工藝有：中溫變換，中串低，全低及中低低 4 種工藝。 水 氣比 水蒸汽比例一般指 H2O/CO 比值或水蒸汽 /干原料氣 .改變水蒸汽比例是工業(yè)變換反應(yīng)中最主要的調(diào)節(jié)手段。本設(shè)計(jì)的原料氣由小型合成氨廠天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化而來(lái)，故壓力可取。從能量消耗上看，加壓也是有利。變換過(guò)程中還包括下列反應(yīng)式： 2 2 2H O H O Q? ? ? （ 13） 合成氨變換的工藝條件 壓力 壓力對(duì)變換反應(yīng)的平衡幾乎沒(méi)有影響。當(dāng)今走老廠改造擴(kuò)建的道路 ， 可使投資節(jié)省 1/2～ 2/3。因此 ,我國(guó)現(xiàn)有眾多的化肥生產(chǎn)裝置應(yīng)成為改造擴(kuò)建增產(chǎn)的基礎(chǔ)。合成氨工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中舉足輕重。我國(guó) 1996 年合成氨產(chǎn)量已達(dá) ， 專(zhuān)家預(yù)測(cè) 2021 年將達(dá) 36Mt,2020 年將增加至 45Mt。有利于 “提高裝置生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率、延長(zhǎng)運(yùn)行周期 ”的技術(shù) ,包括工藝優(yōu)化技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)等將越來(lái)越受到重視 [5]。 （ 2） 以 “油改氣 ”和 “油改煤 ”為核心的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整和以 “多聯(lián)產(chǎn)和再加工 ”為核心的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整 ,是合成氨裝置 “改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力 ”的有效途徑。 （ 1） 大型化、集成化、自動(dòng)化 , 形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模的生產(chǎn)中心、低能耗與環(huán)境更友好將是未來(lái)合成氨裝置的主流發(fā)展方向。我國(guó)自行設(shè)計(jì)和建造的上海吳涇化工廠也是年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸氮肥的大型化肥廠。氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn)行，由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有 10%~20%，故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋h(huán)的流程。甲烷化法是在催化劑存在下使少量 CO、 CO2與 H2反應(yīng)生成 CH4和 H