【正文】 廢熱鍋爐出口加入水蒸汽使汽氣比達到3到5之間，以后再進入中變爐將轉(zhuǎn)換氣中一氧化碳含量降到3%以下。一氧化碳脫除的方案選擇本設(shè)計是年產(chǎn)4萬噸合成氨變換工段工藝設(shè)計，由于銅氨液洗滌法、一氧化碳甲烷化法、液氨洗滌法只使用于脫除少量的一氧化碳，%，要達到要求，則只能用一氧化碳變換來脫除半水煤氣中CO。殼程清洗困難，對于較臟或有腐蝕性的介質(zhì)不宜采用。冷流水宜用軟水，若用硬水易造成設(shè)備腐蝕，且易結(jié)垢，堵塞催化劑空隙，增大床層阻力。由于時間有限，設(shè)計可能不完善，請各位老師指出?！鱄=（∑niHi）始－（∑niHi）末 式中△H ——過程熱效應(yīng)，其值為正數(shù)時為放熱，為負數(shù)時系統(tǒng)為吸熱，kcal；（）。查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》B302型催化劑的正反應(yīng)活化能分別為E1=43164kJ/komlCO變化反應(yīng)的逆反應(yīng)活化能E2為：E2 E1=r*(△H)對于CO變換反應(yīng)r=1，則E2=(△H) + E1△H為反應(yīng)熱，取其平均溫度下的值，即：（181+203）/2=192℃，T=465KCO的反應(yīng)式為： CO +H2O=CO2+H2 反應(yīng)熱是溫度的函數(shù)，不同溫度下的反應(yīng)熱可以用以下公式計算：△H=*T+103*103T3得：△H= kcal/kmol= kJ/kmolE2 =+43164= kJ/kmol6．最適宜溫度曲線由式Tm= 進行計算最適宜溫度計算列于下表中：XpT402421440457475493t129148167184201220XpT510t237：進廢熱鍋爐的轉(zhuǎn)化氣組份：組份CO2COH2N2CH4O2H2O合計％100M3(標)474koml進廢熱鍋爐的溫度為：925℃出廢熱鍋爐的溫度為：335℃進出設(shè)備的水溫：20℃出設(shè)備的水溫：335℃進出設(shè)備的轉(zhuǎn)化氣（濕）：進出設(shè)備的水量：X koml物量在設(shè)備里無物量的變化。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/103c/105CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來計算熱容：物質(zhì)abcdCH4計算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4CpCpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q2=**454=設(shè)備及管道損失取：變換氣放出的熱量：Q=Q1Q2Q3=第二章 設(shè)備的計算 低溫變換爐計算 已知條件：.氣體進口溫度 180℃氣體出口溫度 220℃氣體流量（干） =濕氣流量 = Nm3/h進低變爐催化劑氣體（干）組分組 分CO2COH2N2CH4合計含量％100低變爐出口干氣中CO含量： CO%=%入催化劑蒸汽比 R= 催化劑用量計算B302型低變催化劑的宏觀動力學(xué)方程為：r=1822exp(1)根據(jù)低變催化劑的選用原則，故選B302型國產(chǎn)低變催化劑，當變換氣中CO（干）%時，計算得催化劑床層空速為2120（標）/（m3.．h）． 對于B204因動力學(xué)方程式中催化劑按體積計,計算出的催化劑床層空速是以體積為單位的“空速”.因此,催化劑理論用量：V低=在采用中變串低變的流程中，低變催化劑條件較好，故可以不考慮催化劑備用系數(shù)。mSm= = d0G/181。附錄各種標準語代號標識意義詳見設(shè)計中所注。參考文獻，魏新利．過程裝備成套技術(shù)(第二版)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009，張建偉，李桂水．過程流體機械．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008，董其伍，桑芝富．過程設(shè)備設(shè)計(第三版)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2010，蔣文偉，張昭．化學(xué)過程工藝學(xué)(第二版)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2007．化工生產(chǎn)流程圖解．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1968，陳常貴．化工原理（上，下冊）修訂版．天津：天津大學(xué)出版社,2005致謝這次課程設(shè)計的撰寫過程中，我遇到很過困難，但也得到了許多人的幫助。MSm)(Cm 181。= 主換熱器的物料與熱量的計算：進出設(shè)備的變換氣的量：進出設(shè)備的水的量：Xkoml物料的量在設(shè)備中無變化。最適宜溫度計算列于下表中：XpT526t253XpT671t398XpTt 有中變催化劑變換率及熱平衡計算結(jié)果知： 中變爐人口氣體溫度 335℃ 中變爐出口氣體溫度 415℃ 中變爐入口CO變換率 0 中變爐出口CO變換率 60%：此過程采用水來對變換氣進行降溫。假設(shè)CO在一段催化床層的實際變換率為60％。在本設(shè)計中，根據(jù)已知的天然氣組成，操作條件，采用了中變串低變的工藝流程路線。當反應(yīng)進入后期，離平衡比較近，此時反應(yīng)物含量的增高，對平衡向正反應(yīng)方向移動可起主導(dǎo)作用。特點：結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，殼程清洗和檢修困難，殼程必須是潔凈不易結(jié)垢的物料。但甲烷化法消耗原料氣中的氫氫氣生成甲烷。低變爐選用C6型催化劑。變換工段是指CO與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的過程。從反應(yīng)動力學(xué)的角度來看，溫度升高，反應(yīng)速率常數(shù)增大對反應(yīng)速率有利，但平衡常數(shù)隨溫度的升高而變小，即 CO平衡含量增大，反應(yīng)推動力變小，對反應(yīng)速率不利，可見溫度對兩者的影響是相反的。,~。一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)是一個可逆的放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱是溫度的函數(shù)。 年產(chǎn)4萬噸合成氨變換工段工藝步設(shè)計方案 氨是一種重要的化工產(chǎn)品，主要用于化學(xué)肥料的生產(chǎn)。變換過程中還包括下列反應(yīng)式：H2+O2=H2O+Q 壓力對變換反應(yīng)的平衡幾乎沒有影響。本設(shè)計的原料氣由小型合成氨廠天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化而來，.變換反應(yīng)存在最佳溫度，如果整個反應(yīng)過程就能按最佳溫度曲線進行，則反應(yīng)速率最大，即相通的生產(chǎn)能力下所需要的催化劑用量最少，但是實際生產(chǎn)中完全按最佳溫度曲線操作之不現(xiàn)實的。因而存在著最佳反應(yīng)溫對一定催化劑及氣相組成，從動力學(xué)角度推導(dǎo)的計算式為Tm=式中Tm、Te—分別為最佳反應(yīng)溫度及平衡溫度，最佳反應(yīng)溫度隨系統(tǒng)組成和催化劑的不同而變化水蒸汽比例一般指H2O/CO比值或水蒸汽/。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用。以上設(shè)備的選擇主要是依據(jù)所給定的合成氨系統(tǒng)的生產(chǎn)能力、原料氣中碳氧化物的含量以及變換氣中所要求的CO濃度。甲烷雖然是對合成氨催化劑無害，可他在合成中是惰性氣體，降低了反應(yīng)中有效組成的濃度，因此此法只能適用于一氧化碳含量甚少的原料氣，通常在低溫變換后殘余一氧化碳的轉(zhuǎn)換氣，其反應(yīng)式為： (3)銅氨液洗滌法 銅氨液洗滌法是用亞銅鹽的溶液在高溫和低溫下洗滌原料氣以吸收一氧化碳，吸收液在減壓升溫下再生，再生的銅氨循環(huán)使用，再生時釋放的一氧化碳作為再生氣回收，其反應(yīng)式為： 銅氨液洗滌法適用于中溫變換后一氧化碳含量相對較高的轉(zhuǎn)化氣，我國以無煙煤或焦炭為原料的合成氨廠多采用銅洗流程。固定管板式換熱器只要有外殼、管板、管束、封頭壓蓋等部件組成，固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點是在殼體中設(shè)置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法將管子固定在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一起，殼程的進出口管直接焊接在殼體上，管板外周圍和封頭法蘭用螺栓緊固，管程的進出口管直接和封頭焊接在一起，管束內(nèi)根據(jù)換熱管的長度設(shè)置了若干塊折流板。因此，適當增加汽氣比是完全必要的。首先對中，低變進行了物料和熱量衡算，在計算的基礎(chǔ)上，根據(jù)計算結(jié)果對主要設(shè)備選型，最終完成了本設(shè)計的宗旨。因為進中變爐一段催化床層的變換氣濕組分：組 分CO2COH2N2O2CH4H2O合計含量，％1