【正文】 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。要求供電設(shè)備可靠。為了保證操作人員的正常環(huán)境衛(wèi)生條件，在有余熱、余溫、有害氣體或蒸汽、粉塵等排出的車間必須采取通風(fēng)，以使工作環(huán)境的空氣達(dá)到并保持適宜的溫度、溫度及衛(wèi)生要求。 供水工藝用水：這部分用水一般為軟化水或脫鹽水，都要經(jīng)過比較復(fù)雜的處理，如軟化或離子交換脫鹽處理。因此，在化工生產(chǎn)中，深刻了解和認(rèn)識在生產(chǎn)過程中所形成“三廢”的影響和危害，并積極采取措施，治理對環(huán)境可能產(chǎn)生的污染，是非常重要和必須的。其中兩個(gè)流量自動(dòng)控制點(diǎn)分別是控制半水煤氣進(jìn)入本工段的流量和經(jīng)過變換后進(jìn)入換熱時(shí)的流量；兩個(gè)溫度自動(dòng)控制點(diǎn)分別是控制進(jìn)入汽水分離器時(shí)的溫度和進(jìn)入中溫變換爐時(shí)的溫度；壓力自動(dòng)控制也設(shè)在氣體進(jìn)入中溫變換爐之前。第6章 自動(dòng)控制 主要的控制原理為了實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)，首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個(gè)有機(jī)的總體，這就是自動(dòng)控制系統(tǒng)。 在易爆炸危險(xiǎn)車間宜采用單層，廠房內(nèi)設(shè)置多層操作臺，以滿足工藝設(shè)備的要求。 車間設(shè)備平立面布置的原則車間平面布置必須適合全廠總平面布置的要求，應(yīng)盡可能使各車間的平面布置在總體上達(dá)到協(xié)調(diào)、整齊、緊湊、美觀、相互融合，渾成一體。 (2) 有效地利用車間建筑面積(包括空間)和土地。h)第一段催化劑床層高度：L1第一段催化劑床層阻力降：=要根據(jù)有毒物質(zhì)在車間的允許濃度來確定設(shè)備的密封性。設(shè)備選型首先應(yīng)考慮的是生產(chǎn)上適用；其次是技術(shù)上先進(jìn)，在生產(chǎn)適用的基礎(chǔ)上力求做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理。表215 物質(zhì)的比熱容物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/102c/105—CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來計(jì)算如表216。表211 三段入爐濕氣組分組分CO2COH2N2CH4H2O合計(jì)%100Nm3/h1 2 1 5 kmol/h 平衡變換率計(jì)算以及出三段催化劑層氣體的計(jì)算設(shè)380℃時(shí)，CO平衡變換率為Xp，380℃時(shí)，Kp= (28)a=，b=，c=，d=將a，b，c，d代入(18)=解得Xp=%實(shí)際變換率為平衡變換率的百分?jǐn)?shù)：出三段催化劑層干氣體量為：4 +=4 其中：CO2=1 +=1 CO=()= H2=2 +=2 出三段催化劑層干氣組分如表212。X (21)V—參加反應(yīng)的班水煤氣體積 ，Nm3/hYCO—參加反應(yīng)的半水煤氣中CO含量，%CO變換率為： (22)其中：YCO = X=則：V變=3 (1+%%)=4 CO變換總量為：3 %%= Nm3/h=變換氣中CO的量為：3 %= Nm3/h= kmol/h 總蒸汽量計(jì)算中溫變換爐出口變換氣溫度為38℃，平衡溫距去24℃，則t=404℃CO變換反應(yīng)式為：CO+H2O=CO2+H2 設(shè)起始濃度為： a b c d則a= ，b=，d=CO反應(yīng)量為：CO=%= Nm3/h(每100Nm3干半水煤氣)[7]查表，得404時(shí)，Kp==將a，c，d的值代入上式，得b=，即汽/氣=，O2為半水煤氣中氧的濃度，(包括噴的冷凝水量)為：%=[8] 中變爐物料衡算(1) 一段物料衡算入爐蒸汽比計(jì)算%，且O2在一段催化劑與氫氣完全燃燒生成水，則CO反應(yīng)量為：CO反應(yīng)=%=(每100Nm3干半水煤氣) CO總反應(yīng)量=3 %=氣體出一段催化劑層溫度為450℃,平衡溫距取18℃，出口氣平衡溫度為428℃。采用低溫高活性中變催化劑B113型，降低了工藝上對過量蒸汽的要求。表11 原料氣組分組分CO2COH2N2CH4O2合計(jì)%100 產(chǎn)品規(guī)格經(jīng)過變換反應(yīng)后，氣體中CO含量應(yīng)低于3%。水也是合成氨的重要原料，齊齊哈爾靠近嫩江，水源豐富[3]。從全局出發(fā)，正確處理工業(yè)與農(nóng)業(yè)、城市與鄉(xiāng)村、遠(yuǎn)期與近期以及協(xié)作配套等各種關(guān)系，并因地制宜、節(jié)約用地、不占或少占耕地及林地。國外大部分使用寬溫區(qū)的催化劑，變換催化劑從傳統(tǒng)類型FeCr系變換為CoMo系。所以通過一氧化碳變換反應(yīng)既能把一氧化碳轉(zhuǎn)化為易在下游除去的二氧化碳同時(shí)又生產(chǎn)有效組分氫氣或生產(chǎn)具有較高H2/CO2比的合成氣。并且綜合各方面因素對車間設(shè)備布置進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)，最終完成了20 000字的設(shè)計(jì)說明書及生產(chǎn)工藝流程圖、車間平立面布置圖及主體設(shè)備裝配圖的繪制。用重油制造的原料氣中，含有一部分一氧化碳，這些一氧化碳不能直接做為合成氨的原料，而且對合成氨的催化劑有毒害作用，必須在催化劑的催化作用下通過變換反應(yīng)加以除去。IV目 錄摘 要 ⅠAbstract Ⅱ第1章 總論 1 概述 1 一氧化碳變換反應(yīng)的意義與作用 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 設(shè)計(jì)依據(jù) 1 廠址的選擇 2 廠址選則 2 方案比較 2 設(shè)計(jì)規(guī)模與生產(chǎn)制度 3 設(shè)計(jì)規(guī)模 3 生產(chǎn)制度 3 原料與產(chǎn)品規(guī)格 4 原料規(guī)格 4 產(chǎn)品規(guī)格 4第2章 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 工藝原理 5 工藝路線的選擇 5 工藝流程簡述 5 工藝參數(shù) 6 原料氣體組分 6 工作壓力 6 工作溫度 6 計(jì)算基準(zhǔn) 7 物料衡算 7 變換氣量及變換率計(jì)算 7 總蒸汽量計(jì)算 7 中變爐物料衡算 7 熱量衡算 13 中變爐一段CO變換反應(yīng)熱量衡算 13 中變爐二段CO變換反應(yīng)熱量衡算 13 中變爐三段CO變換反應(yīng)熱量衡算 14 換熱器熱量衡算 15 物料衡算和熱量衡算一覽表 16第3章 設(shè)備選型 17 設(shè)備選型原則 17 主要設(shè)備計(jì)算 17 中變爐設(shè)備計(jì)算 17 換熱器設(shè)備計(jì)算 24 其他主要設(shè)備 25第4章 設(shè)備一覽表 26第5章 車間設(shè)備布置設(shè)計(jì) 27 車間布置設(shè)計(jì)的原則 27 車間設(shè)備布置的原則 27 車間設(shè)備平立面布置的原則 27 本工段設(shè)計(jì)設(shè)備布置原則 28第6章 自動(dòng)控制 29 主要的控制原理 29 自控水平與控制點(diǎn) 29第7章 安全和環(huán)境保護(hù) 30 三廢產(chǎn)生情況 30 三廢處理情況 31第8章 公用工程 31 供水 31 供電 31 通風(fēng) 31 供暖 32 電氣 32結(jié)束語 33參考文獻(xiàn) 34致謝 35第1章 總 論 概述 一氧化碳變換反應(yīng)的意義與作用在合成氨的生產(chǎn)中，一氧化碳變換反應(yīng)是非常重要的反應(yīng)。從我國目前的情況看，新建工廠或是改建的工廠基本都采用加壓變換。正確的選擇廠址是保障化工生產(chǎn)的重要前提。 方案比較根據(jù)以上原則和依據(jù)，本設(shè)計(jì)廠址初步設(shè)在在齊齊哈爾市南郊區(qū)的下風(fēng)向處。要做到時(shí)時(shí)注意安全，事事想著安全，做到早預(yù)報(bào)，做處理，盡量避免重大事故的發(fā)生。 工藝路線的選擇目前的變化工藝主要有：多段中溫變換，中溫串連低溫變換，全低變這3種工藝。熱水飽和塔水煤氣分離器第一換熱器第二換熱器中變爐第一交換器第二交換器圖21 變換工段流程圖 工藝參數(shù) 原料氣體組分表21 原料氣組分組分CO2COH2N2CH4O2合計(jì)%100 工作壓力進(jìn)料氣壓力：進(jìn)料汽壓力： 工作溫度進(jìn)中變爐一段催化劑的氣體溫度：320℃出中變爐一段催化劑的氣體溫度：450℃進(jìn)中變爐二段催化劑的氣體溫度：350℃出中變爐二段催化劑的氣體溫度：400℃進(jìn)中變爐三段催化劑的氣體溫度：350℃出中變爐三段催化劑的氣體溫度：380℃出系統(tǒng)變換氣(干基)中CO含量：低于3%[6] 計(jì)算基準(zhǔn)以1t/h氨為計(jì)算基準(zhǔn)，則V變==3 假設(shè)生產(chǎn)過程中的物料損失10%，則V變=3 (1+10%)=3 物料衡算原料氣組分如表22。表28 出二段催化劑層干氣組分組分CO2COH2N2CH4合計(jì)%100Nm3/h1 2 4 kmol/h出二段催化劑層剩余蒸汽量為：1 =1 Nm3/h出二段催化劑層濕氣組分如表29?！?,則Q3為：Q3=50=360 熱平衡：Q1+Q2=Q3解得：Q2=17 在二段反應(yīng)中，應(yīng)向系統(tǒng)補(bǔ)充12 [9] 中變爐三段CO變換反應(yīng)熱量衡算計(jì)算CO變換反應(yīng)三段催化劑層熱量損失(1) 入熱計(jì)算：CO反應(yīng)放熱Q1：氣體由350℃升至380，反應(yīng)取平均溫度365℃，算得在365℃時(shí)反應(yīng)熱為：HQ=9 Q1=()38 =125 補(bǔ)充熱量：Q2合計(jì)：Q2+125 (2) 出熱計(jì)算：氣體溫度升高吸收熱量：Q3氣體溫度升高50℃，氣體在平均溫度375℃(kmolT)所以,Q3=623=5 359 水的帶出熱