【正文】 煤氣換熱器的計(jì)算 計(jì)算條件 半水煤氣平均壓力 MPa 半水煤氣流 量 半水煤氣進(jìn)口溫度 190 ℃ 半水煤氣出口溫度 200 ℃ 濕半水煤氣平均分子量 濕半水煤氣組成見表 34。 表 32入第二變換爐第一段變換氣組成 Table32position of the shift gas inlet the first paragraph of the second shift converter 組分 H2 CO CO2 CH4 N2 H2O 合計(jì) % 100 Nm3 kmol 由已知條件可知道此操作狀態(tài)下的平均溫度為 255 [1]得此溫度下 的 Kp= B302Q 31 ) 1( ))()()()( 43164 exp()101(1822 . dw dy CO w= 故可知道實(shí)際催化劑用量為 w實(shí) =。 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 第三章 主要設(shè)備計(jì)算 第一變換爐的計(jì)算 MPa 200 ℃ 一段氣體出 360 ℃ Nm3 一段出口 CO 一段入口汽氣比 R B302Q 31 表 31 進(jìn)一變換爐濕半水煤氣組成 Table31The position of the wet semiwater gas into the first shift converter 催化劑用量計(jì)算 根據(jù) B302Q催化劑宏觀動(dòng)力學(xué)方程得 ) 1() 4 3 1 6 4 e xp (1 8 2 22 22 22 2 28 . OHCOP HCO HCO OH co COy yK yy yyyy RT p dw dN 31 2 2 2, , ,co H co H Oy y y y—— 各組分濕基摩爾分率 R—— kJ/ mol 0 20 40 60 80 100 120 100 150 200 250 300 %二段平衡曲線 二段最適宜溫度 二段操作線 圖 23 第二變換爐第一段平衡曲線、最適宜溫度曲線、操作線 Fig23 The equilibrium temperature curve, optimal temperature curve and operating line for the second stage of the second shift converter 煤氣換熱器熱量衡算 1 kmol kmol kmol kmol t 200 ℃ 360 ℃ 200 ℃ 2 熱量衡算 半水煤氣帶入熱 Q1 設(shè)半水 煤氣進(jìn)口溫度為 190 190 MPa下半水煤氣各組分的比 熱容并求出平均比熱容 Cp(m)=。 表 212 出第二變換爐催化劑層濕變換氣組成 Table212 The position of the wet shift gas outlet the second stage of the second shift converter 組分 H2 CO CO2 CH4 N2 H2O 合計(jì) % 100 Nm3 kmol 出變換爐的干變換氣組成見表 213。 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 表 29 CO 在第二變換爐第一段催化劑平衡轉(zhuǎn)換率 Table 29 The equilibrium conversion rate of CO in the first stage of the second shift converter T 230 250 270 290 310 330 350 Kp XP % 以 230 ℃為例進(jìn)行計(jì)算。 26。 表 22 入第一變換爐濕半水煤氣組成 Table22 The position of the wet semiwater gas into the first shift converter 組分 CO2 CO H2 CH4 O2 H2O N2 合計(jì) % 100 Nm3 kmol 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 CO平衡變換率及出催化劑床層氣體的組成 設(shè) 360℃時(shí)的平衡變換率為 Xp 360 ℃時(shí)的 Kp= 21 % )()( )()( p pP pX XX X 則實(shí)際變換率為平衡變換率 % %100 60 由以上計(jì)算知實(shí)際反應(yīng)掉的 CO的量為 = Nm3 出催化劑層干氣體量 3Nm 23。 t/h 24300 101103 300 由設(shè)計(jì)所給條件取每噸氨耗用半水煤氣 3520Nm3,則每小時(shí)的半水煤氣用量 3520 = Nm3/h 初始半水煤氣組成見下表 21。例如添加錳的 催化劑為 CuOZnOCr2O3和 CuOZnOAl2O3 CuO ZnO Al2O3 系要比CuOZnOCr2O3本并不比加入氧化鉻低。 2 2CoO H S CoS H O Q 116 3 2 2 2M o O 2 H S M o S 3 H O Q 117 低變催化劑的主要成分 1 CoMo系寬溫變換催化劑是近 10 CoMo 催化劑流程中的 CuZn系低變催化劑。 c. 蒸汽添加量 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 工業(yè)上一般均采用加入一定的過量水蒸氣的方法來提高一氧化碳的變換率。 2 2 2C O + H O C O + HQ 11 40964 J/mol 利用其反應(yīng)熱來維持過程的繼續(xù)進(jìn)行。 [3] 變換方案的選擇 固體燃料氣化所得半水煤氣中的一氧化碳含量為 28%~30% 12%~13% 11%~15% 44%~48%。 m和 m 均選用 B302Q 28 mm m 管數(shù) 1913 . 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) II Abstract Transform processes is one of the most important processes, and it plays a very important role in the industry of synthetic transformation of CO is that the semiwater gas and water vapor are converted to CO and H in the role of a catalyst reaction, which is both raw gas purification process, but also a continuation of the raw gas . The task is the design of shift process in 110 kt/a NH3. The lowtemperature shift technology was adopted in this to the relevant cultural heritage data, plete the calculation of material, calories. Furthermore, the size and type of the equipments were determined such as heat exchanger, shift converter, do to synthesize an all of the ammonia transformation work segment low craft flow chart and equipments changing set out diagram. The design calculations showed that the diameter of the first and second shift converter catalyst bed were m and m, respectively. The heat exchangers of gas was consisted of the doubletube and single shell construction with 1913pipes ,φ 28 diameter, meters of tube length and m2 heat transfer area. The results meet the requirements of the design task well. The process is feasible and the selected equipments is reasonable. The design can guide industrial applications. Keywords: Synthetic ammonia。Conversion section。一氧化碳的清除一 易于清除的二氧化 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 甲烷化法等方法加以清除。 應(yīng)的速度是很慢 1 Q 242COCH2H2CO (12) Q OHCH3HCO242 13 Q O2HCH4HCO2422 14 2 Q 2COC2CO 15 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 3 S HCOHCOS22 16 SHCOOHCOS222 17 S 2HCOO2HCS2222 18 CO變換反應(yīng)化學(xué)平衡 一氧化碳和水蒸汽的變換反應(yīng)系可逆反應(yīng)。 采用 H2O /CO =(3 4)/1 用 H2O /CO =(3 5)/1。 CoMo系寬溫變換催化劑的化學(xué)物理性質(zhì)包括堆積密度、抗壓強(qiáng)度、形狀 及尺寸等。 催化劑的活性降低和中毒 1 熱燒結(jié) 當(dāng)溫度超過 280 1083 2 物理性破壞 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 蒸汽量、干氣量之間保持一定的關(guān)系。 表 21 初始半水煤氣組成 Table21 The position of the initial semiwater gas 組分 CO2 CO H2 CH4 O2 N2 合計(jì) % 100 Nm3 kmol CO全變換過程總蒸汽比的計(jì)算 選用 B302Q 200 24 t=224℃。 表 23 出第一變換爐催化劑變換氣干氣體組成 Table23 The position of the dried semiwater gas out the first converter 組分 H2 CO CO2 CH4 N2 合計(jì) % 100 Nm3 kmol 出一段催化劑層剩余濕氣量 3Nm 剩余蒸汽 量 3Nm 剩余 CO的量