畢業(yè)論文30萬噸合成氨-預(yù)覽頁
【正文】 的改進(jìn)。19世紀(jì)末，在化學(xué)熱力學(xué)、動力學(xué)和催化劑等領(lǐng)域取得一定進(jìn)展后，對合成氨反應(yīng)的研究有了新的進(jìn)展。如高壓低溫技術(shù)、催化和特殊金屬材料的應(yīng)用、固體燃料氣化、液體和氣體燃料的合理使用，以及尿素、甲醇、高級醇的合成，石油加氫，高壓聚合物（如高壓聚乙烯）的生產(chǎn)等，都是在合成氨工業(yè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來或應(yīng)用其生產(chǎn)技術(shù)成就而獲得成功的。氨還應(yīng)用于國防和尖端科學(xué)技術(shù)部門。工業(yè)用氨量已占合成氨產(chǎn)量的百分之十以上?？梢?，合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起著十分重要的作用。以氮和氫為原料合成氨，是目前世界上采用最廣泛，也是最經(jīng)濟(jì)的一種方法。年產(chǎn)三十萬噸合成氨裝置的粗煤氣 一氧化碳耐硫變換工藝設(shè)計摘 要 本文介紹了合成氨生產(chǎn)基本情況以及年產(chǎn)三十萬噸合成氨系統(tǒng)流程，介紹了一氧化碳變換的基本原理，工藝條件以及工藝參數(shù)和變換催化劑的選擇原則。氨是化學(xué)工業(yè)的重要原料之一，用途十分廣泛。氨本身就是一種高效肥料，%，一些國家已大規(guī)模直接施用液氨。氨也是一些工業(yè)部門的重要原料。食品工業(yè)中，氨廣泛用作冷凍劑，冶金工業(yè)、石油加工工業(yè)、機(jī)械工業(yè)亦需使用氨或其加工產(chǎn)品。不僅如此，合成氨工業(yè)的迅速發(fā)展，又促進(jìn)了一系列科學(xué)技術(shù)和化學(xué)合成工業(yè)的發(fā)展。19世紀(jì)，人們試圖利用高溫、高壓、電弧、催化劑等手段試驗直接合成氨，均未成功。1912年在德國建立了世界上第一個日產(chǎn)30噸的合成氨廠。為了滿足我國社會主義建設(shè)發(fā)展的需要，在發(fā)展煤炭加工業(yè)的同時，還積極開發(fā)石油和天然氣資源，開展綜合利用，逐步擴(kuò)大了合成氨工業(yè)的原料來源。年）和單位種植面積施肥量仍然較低。在2004年我公司將托普索100型合成塔技術(shù)改造為卡薩利300型軸徑向型合成塔，在2005年我公司又進(jìn)行了擴(kuò)產(chǎn)改造，在原基礎(chǔ)上增加部分設(shè)備使裝置生產(chǎn)能力提高到年產(chǎn)合成氨45萬噸。但是，隨著煤化工技術(shù)的發(fā)展和國際石油形勢的日趨緊張，發(fā)展煤化工是必然的選擇，煤化工產(chǎn)業(yè)已成為中國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要保障。經(jīng)過80年代建設(shè)、90年代完善改造和近幾年快速發(fā)展，天脊目前已形成了年產(chǎn)合成氨81萬噸、硝酸81萬噸、硝酸磷肥90萬噸、尿素60萬噸、多孔硝銨20萬噸、水泥30萬噸、塑料編織袋7500萬條的生產(chǎn)能力。變換反應(yīng)為放熱等分子可逆反應(yīng)。第2．3節(jié) 工藝條件對CO含量的影響除催化劑、反應(yīng)熱以外，對一氧化碳變換反應(yīng)產(chǎn)生影響的還有反應(yīng)溫度、水蒸氣、CO壓力等工藝條件。適度增加水蒸氣的含量，也就提高了反應(yīng)物濃度，有利于變換反應(yīng)的進(jìn)行，魯奇爐產(chǎn)生的高水汽比煤氣含有的水蒸氣，足以滿足反應(yīng)的需要。但是實際生產(chǎn)中，由于高汽氣比的水煤氣含大量的水蒸氣，壓力升高，水蒸氣分壓隨著升高，各段入口變換氣露點隨之升高，為保護(hù)催化劑，勢必各段的溫度也要提高，出口溫度提高，CO的含量就不能保證，因此壓力對變換反應(yīng)的影響不可小視。變換入口粗煤氣中一氧化碳和二氧化碳的含量較高，％。因此，本變換系統(tǒng)不能選用鐵鉻系變換催化劑和銅系催化劑，須選用鈷鉬系寬溫耐硫變換催化劑。根據(jù)以上原則和鈷鉬系寬溫耐變換催化劑的特點以及后序的凈化流程，在本設(shè)計中采用齊魯石化研究院生產(chǎn)的QCS04耐硫變換催化劑。第三章 設(shè)計計算第3．1節(jié) 已知條件與要求已知條件：從造氣工序來的粗煤氣，,被冷卻到被蒸汽飽和的181℃后，進(jìn)入本工序。查181℃時的飽和水蒸氣壓PS= MPa 則： ％， 因為變換反應(yīng)中CO和H2O（g）之比為1：1，所以在181℃、下被水蒸汽飽和的粗煤氣進(jìn)行變換反應(yīng)，其中的水蒸汽已經(jīng)足夠了，不用再補(bǔ)加水蒸汽。如果把此變換反應(yīng)放到一臺變換爐中進(jìn)行的話，變換氣的出口溫度很可能會超過催化劑的活性溫度從而使催化劑失活。然后將變換氣引出與粗煤氣換熱降低變換氣的溫度，在第二變換爐中繼續(xù)進(jìn)行變換反應(yīng)。在321℃，常壓下各組分的平均定壓熱容為： 表44組分CO2COH2H2OCH4N2Cp kcal/kmol,℃則第二變換爐中變換氣在321℃時的平均熱容為：=+++++=,℃= =查熱容校正圖：ΔCP=CP=CP0+ΔCP=+= kcal/kmol,℃337℃(610K)變換反應(yīng)的熱效應(yīng)： = kcal/kmol337=t10+ ()t=℃≈305℃(與假定的進(jìn)口溫度基本一致)變換了的CO總量：= kmol則第二變換爐出口各組分：(以1kmol濕氣為基準(zhǔn))N2：CO： kmolCH4： kmolCO2： kmolH2： kmolH2O：－= kmol第二變換爐出口成分含量表： 表4—5組分N2COCH4CO2H2H2O合計含量（％）100含量kmol1：以1kmol濕煤氣為基準(zhǔn)的物料衡算表： 表46組分進(jìn)變換系統(tǒng)第一變換爐出口出變換系統(tǒng)kmol％kmol％kmol％N2COCH4CO2H2H2O合計110011001100以1kmol干煤氣為基準(zhǔn)的物料衡算表： 表47組分進(jìn)變換系統(tǒng)第一變換爐出口出變換系統(tǒng)kmolV％kmolV％kmolV％N2COCH4CO2H2合計1100100100H2O總濕氣第五章 熱量衡算第5．1節(jié) 第二換熱器進(jìn)口煤氣溫度的計算粗煤氣330℃以1kmol濕煤氣為基準(zhǔn)： 第二換熱器 變換氣410℃ 變換氣305℃粗煤氣t圖5—1變換氣由410℃降到305℃，℃()。從造氣工序來的總濕氣為164000，所以通過每一系列的濕氣體積為：V0= Nm3/h因為沒有查到催化劑的資料，所以在本設(shè)計中暫用型催化劑的資料來代替說明催化劑裝填量的計算方法。有關(guān)參數(shù)見附表。這樣會使得第二變換爐的催化劑量很大，從而使它的高度增加，來完成剩余的一氧化碳的變換反應(yīng)，造成催化劑能力的浪費。感謝北京化工大學(xué)老師們不辭辛苦給我們奉上的精彩講解。m3/Nm3ds—顆粒的直徑，mmρf—混合煤氣的密度，kg/m3—以床層空截面積計算的流體平均流速，m/sL床層高度，m修正摩擦系數(shù)，無因次μ混合煤氣的粘度，G混合煤氣的質(zhì)量流速，kg/ε空隙率，Pc—臨界壓力，大氣壓（Pa）Tc—臨界溫度，KPr—對比壓力Tr
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