【正文】 組分niHi kcal／kmolYiCPi(0～1043℃) kcal／kmolQ低熱= kJ／h Q混燃料帶入熱 =∑YiX+ nCO ==106 kJ／h損失的熱量 Q損=106=106 kJ／h高變爐熱平衡：∑H入=106 kJ／h∑H出=H出+Q損=106+106=106 kJ／h 高變爐平衡溫距的計算KPCO===查[2]得 對應(yīng)的平衡溫度t平 =℃高變爐平衡溫距 △t==℃ 高變爐干空速的計算以1atm、60℉（℃）為計算基準(zhǔn)干空速 SV == h1 低溫變換爐的衡算 物料衡算：設(shè)計數(shù)據(jù)依據(jù)出口CO含量為：%，設(shè)低變爐出口干氣總量為Vkmol／h，則在低變爐中變換掉的CO為：n′CO=V= V入口干氣+ n′CO =+（ V）解得 V= kmol／h消耗掉的CO量為 n′CO = kmol／h則低溫變換爐出口各組分為：nCO = = kmol／hnH2O= = kmol／hnCO2=+= kmol／hnH2=+= kmol／hnCH4= kmol／hnAr= kmol／hnN2= kmol／h低溫變換爐出口各組成如下表：組 分ni kmol/hmol（干）％kg/hCOCO2H2CH4N2Ar干氣H2O合計 低溫變換爐熱量衡算（1）低溫變換爐入口氣體統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（241℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH4106N2106Ar106干氣106H2O106合計106（2）低變爐出口氣統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（254℃）如下表：組 分ni kmol/hniHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH4106N21570106Ar106干氣106H2O106合計106（3）熱平衡熱損失按平均溫度反應(yīng)熱的10%計算出、入口平均溫度 = = ℃查[2]得此溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng) △rH = kcal／kmol低變爐的反應(yīng)熱Q反=△rHRlgk = 解之得 k = 同理按90%進行計算 k = = KP = 則w = KP 1= u = KP (A+B)+(C+D) = (+)+(+)= v = KP (AB)(CD) = ()()= = = = x = = 2wx = 2=將上述式子代入（1）中== （）=解之得 = h1 設(shè)入爐變換氣為V標(biāo)準(zhǔn)米3（干基）V == m3在30kg/cm2壓力下，催化劑活性為常壓下的4倍，由此求得第一層催化劑量 VR1 = = 第二層催化劑量 VR1 = = m3 則催化劑總量 VR = VR1+ VR1 =+= m3 相當(dāng)于以干氣計算的空間速度為 = h1 而根據(jù)設(shè)計時的安全裝填系數(shù)k′=，催化劑實際裝填量為：V實 = VRk′== m3實際工廠裝填量約為56～60 m3，故本設(shè)計和實際用量基本相符。X=1043X= kJ／hQ熱損失 取該段總收入熱量的2%Q熱損失=2%Q入=CPi(0～30℃)℃混合燃料氣的平均熱容如下表：組 分YiCPi(0～105℃) kcal／kmol弛放氣組成如下表：組分N2H2CH4ArNH3合計yi混合燃料氣組成及低熱值如下表：組 分YiQi（低熱值）kcal／kmolYiQi kJCH4C2H6C3H8C4H10C5H12H2NH3N2O2ArCO2合計混合燃料燃燒的計算是以1kmol混合燃料氣為計算基準(zhǔn)主要燃燒反應(yīng)有：CH4+2O2=CO2+2H2OC2H6+=2CO2+3H2OC3H8+5O2=3CO2+4H2OC4H10+=4CO2+5H2OC5H12+8H2O=5CO2+6H2OH2+O2=H2ONH3+O2=N2+H2O則混合燃料氣的理論耗氧量為：組 分Yi理論耗氧量kmol燃燒產(chǎn)物 kmolCO2H20N2CH4C2H6C3H8C4H10C5H12H2NH3合計燃燒1kmol混合燃料氣的理論空氣耗量為：n理== kmol／kmol混合燃料查[3] 。 （6）電力優(yōu)勢 寧夏目前無拉閘限電之虞，2004年寧夏電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)裝機容量達到366萬千瓦，而且基地規(guī)劃建設(shè)的八大電廠將形成千萬千瓦級的火電基地，這些都將為基地提供充足的電力供應(yīng)。由于此時氣體溫度還不能進行低溫變換，于是將變換氣用來加熱其它工藝氣體，而變換氣被冷卻到241℃后進入低變爐。 工藝參數(shù)的確定以天然氣為原料合成氨生產(chǎn)裝置轉(zhuǎn)化變換工序設(shè)計，其主要參數(shù)是一、二段轉(zhuǎn)化工藝和CO高低變串聯(lián)流程的溫度和壓力。第三，以天然氣為原料合成氨工藝比重油和煤為原料的工藝成本低，而且能耗低。據(jù)最新的《石油與勘探開發(fā)》介紹，目前，我國天然氣工業(yè)正處于發(fā)展高峰時期，且發(fā)展速度越來越快。 設(shè)計方案的確定 原料的選擇合成氨生產(chǎn)的原料有焦炭、煤、焦?fàn)t氣、天然氣、石腦油、重油等。在一段轉(zhuǎn)化爐里，大部分烴類與蒸汽于催化劑作用下轉(zhuǎn)化成HCO和CO2。深冷分離法主要是液氮洗法，是在深度冷凍(100℃)條件下用液氮吸收分離少量CO，而且也能脫除甲烷和大部分氬，這樣可以獲得只含有惰性氣體100cm3/ m3以下的氫氮混合氣，深冷凈化法通常與空分以及低溫甲醇洗結(jié)合?！　∫话悴捎萌芤何辗摮鼵O2。變換反應(yīng)如下：CO+H2O→H2+CO2 ΔH=；由于CO變換過程是強放熱過程，必須分段進行以利于回收反應(yīng)熱，并控制變換段出口殘余CO含量。至今，在32套引進裝置中，原料為天然氣、油田氣的17套，渣油7套，石腦油5套，煤2套和尤里卡瀝青1套，加上上海吳涇，成都的兩套國產(chǎn)化裝置。20世紀60年代隨著石油、天然氣資源的開采，又從英國引進一套以天然氣為原料的加壓蒸汽轉(zhuǎn)化法年產(chǎn)100kt合成氨裝置(即瀘天化)；從意大利引進一套以重油為原料的部分氧化法年產(chǎn)50kt合成氨裝置，從而形成了煤油氣原料并舉的中型氨廠生產(chǎn)系統(tǒng)，迄今為止，已建成50多座中型氨廠。這些都表示氨生產(chǎn)技術(shù)自動化進入新的階段，改變了幾十年合成氨生產(chǎn)控制的面貌。在CRT操作平臺上可以存取、顯示多種數(shù)據(jù)和畫面，包括帶控制點的流程，全部過程變量、控制過程變量，以及其參數(shù)的動態(tài)數(shù)值和趨勢圖，從而實現(xiàn)集中監(jiān)視和集中操作。，而且以天然氣為原料的大型氨廠的所需動力約有85%可由余熱供給[3]。從20世紀60年代中期開始，新建氨廠大都采用單系列的大型裝置。，相對投資和能量消耗比較。自從北美大量開發(fā)天然氣資源成功之后，20世紀50年代開始采用天然氣制氨。 合成氨生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展(一) 原料構(gòu)成的變化為了合成氨，首先必須提供氮和氫。氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的12％。氨的化學(xué)性質(zhì)有：在常溫下相當(dāng)穩(wěn)定，在高溫、電火花或紫外光的作用下可分解為氮和氫。 introduced the transformation process of the various processes and determine the design of high temperature shift and low temperature Transformation series of the process. Calculation of some of the major transformation process, including segment and transform section material balance, heat balance, equilibrium temperature and airspeed calculation. Calculation of some of the major equipment is a high temperature shift catalyst of specific terms, and according to the design task to do the conversion and transformation process flow chart with control points. Advantage of this design is to choose a better site and raw materials line to determine the good conditions, reasonable catalyst and energy utilization. In addition, investment in equipment designed to minimize costs.Keywords: ammonia。設(shè)計采用的工藝流程簡介：天然氣經(jīng)過脫硫壓縮進入一段轉(zhuǎn)化爐，把CH4和烴類轉(zhuǎn)化成H2，再經(jīng)過二段爐進一步轉(zhuǎn)化后換熱進入高變爐，在催化劑作用下大部分CO和水蒸氣反應(yīng)獲H2和CO2，再經(jīng)過低變爐使CO降到合格水平，去甲烷化工序。近年來合成氨工業(yè)發(fā)展很快，大型化、低能耗、清潔生產(chǎn)均是合成氨設(shè)備發(fā)展的主流，技術(shù)改進主要方向是開發(fā)性能更好的催化劑、降低氨合成壓力、開發(fā)新的原料氣凈化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位熱能等方面上。s location。液氨和干燥的氨氣對大部分物質(zhì)沒有腐蝕性，但在有水的條件下，對銅、銀、鋅等金屬有腐蝕作用。氨主要用于農(nóng)業(yè)，合成氨是我化肥工業(yè)的基礎(chǔ)，氨本身是最重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大都是先合成氨，再加工成尿素或各種銨鹽肥料，這部分均占70%的比例，稱之為“化肥氨”； 同時氨也是重要的無機化學(xué)和有機化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料，用于生產(chǎn)銨、胺、染料、炸藥、合成纖維、合成樹脂的原料，這部分約占30%的比例，稱之為“工業(yè)氨”。在化學(xué)工業(yè)中合成氨工業(yè)已經(jīng)成為重要的支柱產(chǎn)業(yè)[1]。（%）原料192919391953196519711975198019851990焦炭、煤37焦?fàn)t氣2220天然氣266077石腦油206重油3其它19181516合計100100100100100100100100100由表11可知，合成氨的原料構(gòu)成是從以固體燃料為主轉(zhuǎn)移到以氣體燃料和液體原料為主。從此比石腦油價廉、來源廣泛的重油和減壓渣油開始作為合成氨的另一種原料。大型化的優(yōu)點是投資費用低，能量利用率高，占地少，勞動生產(chǎn)率高。由于噸氨生產(chǎn)成本中能源費用占70%以上，因此能耗是衡量合成氨技術(shù)和經(jīng)濟效益的重要標(biāo)志。DCS是現(xiàn)代計算機技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)和熒光顯示技術(shù)（CRT）相結(jié)合的產(chǎn)物。若能用仿真技術(shù)進行操作人員的模擬培訓(xùn)只需在一臺高性能的計算機上配合相應(yīng)的軟