【正文】 .............................. 8 計算煤氣成分 ........................................................................................................................... 8 變換爐溫升估算 ......................................................................................................................... 9 第 4 章 物料衡算 ...........................................................................................................................10 變換爐的物料衡算 ....................................................................................................................10 第一變換爐的物料衡算 ...................................................................................................10 第二變換爐的物料衡算 ..................................................................................................... 5 變換爐催化劑用量的物料衡算 ................................................................................................14 運用《無機物工藝學》上冊變換催化劑用量計算 .............................................................15 通過觸媒床氣體的體積確定 .............................................................................................15 第 5 章 熱量衡算 ...........................................................................................................................17 第二換熱器進口煤氣溫度的計算 ...............................................................................................17 第一換熱器進口煤氣溫度的計算 ...............................................................................................18 第一換熱器熱量衡算 .................................................................................................................20 第二換熱器熱量衡算 .................................................................................................................20 第一變換爐的熱量衡算 .............................................................................................................21 第二變換爐的熱量衡算 .............................................................................................................22 參考文獻 .............................................................................................................................................23 致 謝 .................................................................................................................................................24 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 1 章 合成氨概述 合成氨的生產(chǎn)過程 20 世紀初，德國物理化學家哈勃（ ） 成功的采用化學合成的方法，將 氫氮氣通過催化劑的作用，在高溫高壓下制取氨。 氨氣易溶于水，溶解時放出大量的熱。 氨合成的原料 合成氨生產(chǎn)常用的原料包括：焦碳、煤、焦爐氣、天然氣、石 腦油和重油。 合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位 合成氨是化工的重要組成部分，在國民經(jīng)濟中有相當重要的位置。對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重大意義。生產(chǎn)導彈、火箭的推進劑和氧化劑，同樣也離不開氨。查得利開創(chuàng)性地提出氨合成的條件是高溫、高壓，催化劑存在。按人口平均的化肥產(chǎn)量（噸 /人 工藝原理 一 氧化碳和水蒸氣在催化劑的作用下反應生成二氧化碳和氫氣。 工藝條件對 CO含量的影響 除催化劑、反應熱以外，對一氧化碳變換反應產(chǎn)生影響的還有反應溫度、水蒸氣、 CO壓力等工藝條件。應在催化劑的平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 活性溫度范圍內(nèi)操作催化床溫度。此類變換爐的特點是反應過程與移熱過程分開進行。而存著最佳反應溫對一定催化劑及氣相組成，從動力學角度推導的計算式為 Tm= 1212ln1 EEEE RTTee?? 式中 Tm、 Te— 分別為最佳反應溫度及平衡溫度，最佳反應溫度隨系統(tǒng)組成和催化劑的不同而變化。此外，合理確定 CO 最終變換率以及催化劑床層的段效，保持良好的段間冷卻效果，都可以促進水蒸氣消耗的降低。具體操作壓力的數(shù)值，應根據(jù)中小型氨廠的特點，特別是工藝蒸汽的壓力及壓縮機各段壓力的合理配置而定。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。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 3 章 工藝計算 已知條件與要求 已知條件：從造氣工序來的粗煤氣，絕對壓力 ,被冷卻到被蒸汽飽和的 181℃后，進入本工序。如果把此變換反應放到一臺變換爐中進行的話，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?！? RH? ：進口溫度下的反應熱 kcal/kmol CO%：氣體中 CO 的濃度，摩爾分率 Δ t：因損失 而造成變換氣溫度降 ℃ (取 10℃ ) )0(3 9 0 9 4103 3 04 1 0 200 ?????? x 002 ??x 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 變換了的 CO 的量為： = kmol (1kmol 濕煤氣中 CO 變換量 ) 剩余的 CO 的量為： = 則第一變換爐出口各組分： (以 1kmol 濕氣為基準 ) N2： CO： 0 6 2 8 3 0 4 1 ?? kmol CH4： kmol CO2： ?? kmol H2： 3 3 5 8 3 0 5 2 ?? kmol H2O： － = kmol 第一變換爐出口各組分含量表： 表 4— 3 組分 N2 CO CH4 CO2 H2 H2O 合計 含量（％） 100 含量 kmol 1 410℃ (683K)時平衡常數(shù)： lgKp=1914/=1914/= Kp== 第一變換爐入口溫度為： 330℃ 第一變換爐出口溫度為： 410℃ 第一變換爐入口 CO 變換率為： 0 第一變換爐出口 CO 變換率為： ％ 第二變換爐的物料衡算 第二變換爐入口壓力假定為： = 第二變換爐的入口溫度選為 305℃，出口溫度選為 337℃，平均溫度為 321℃ (594K)。 CO 變換量為： = kmol/kmol = kcal/kmol 粗煤氣升溫耗熱： (410330)= kcal/kmol 熱損失： = kcal/mol 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第二變換爐的熱量衡算 以 1kmol濕煤氣為基準： CO 變換量為： = kmol/mol CO 變換反應熱為： = kcal/kmol 氣體升溫耗熱為： (337 305)= kcal/kmol 熱損失： = kcal/kmol 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 參考文獻 1. 郭鎧、唐小恒、周緒美編，《化學反應工程》，化學工業(yè)出版社， 20xx 年 2.《煤氣設(shè)計手冊》中冊，中國建筑工業(yè)出版社， 1986 年 3. 晉開集團合成氨造氣生產(chǎn)記錄報表和操作規(guī)程， 20xx 年 4. 葛婉華、陳鳴德編，《化工計算》，化學工業(yè)出版社， 1997 年 5.《氮肥工藝設(shè)計手冊》 (理化數(shù)據(jù)分冊 )，石油化學工業(yè)出版社， 1979 年 6. 王扶明、曾之平主編，《化工工藝學》上冊，化學工業(yè)出版社， 20xx 年 7.《化工工藝設(shè)計手冊（上、下）》國 家醫(yī)藥管理局編，化學工業(yè)出版社， 1986 年 8.《合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊（上、下）》，梅安華主編，化學工業(yè)出版社 9． 陳五平 主編 ,《合成氨工藝學》 化學工業(yè)出版社， 1996 年， ISB750251452X/； 引用部分：131 頁 — 167 頁 10． 張成芳 主編 ，《合成氨工藝與節(jié)能》 華東化工學院出版社， ISBN ； 引用部分：149 頁 — 178 頁 11. 陳聲宗主編，《化工設(shè)計》 化學工業(yè)出版社 . ISBN 750253041X 引用部分： 17 頁 — 28 頁， 181頁 — 187 頁 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 致 謝 本次論文從選題、定