【正文】 =蒸汽帶入熱 182691=3987949kJQ1=+3987949=4298600kJ塔頂熱水帶入熱量Q2 Q2=21348=2104699kJ補充水帶入熱Q3設(shè)補充水溫度為61℃，Q3=652=進熱水塔總熱量為：b．出熱水塔熱量的計算氣體帶出熱Q4℃變換氣比熱熔Cp=(kmol.℃)，蒸汽焓I=2676kJ/kg出塔干氣帶出熱 =出塔蒸汽帶出熱 182676=1268745kJ Q4=+1268745= kJ排水帶出熱Q5設(shè)出塔熱水的焓為H kJ/kg,則Q5=22000H出熱水塔的熱量為：1873643+22000H kJc．出塔水溫的計算，熱損失Q6為：Q6=6569761=262790kJ由熱平衡得查文獻[1]得熱水塔水溫為： t=℃ 熱水塔熱量平衡表物質(zhì)帶入熱量(kJ)帶出熱量(kJ)熱損失(kJ)變換氣水蒸氣39879491268745水總計262790（1）已知條件： 主換熱器物料已知條件變換氣進口溫度（℃）380半水煤氣出口溫度（℃）變換氣量(kmol)蒸汽量(kmol)（2）進設(shè)備半水煤氣溫度計算：出飽和塔氣體補充過熱蒸汽后物料量與與變換爐一段氣體組成相同。最適宜溫度計算結(jié)果列于下表中： 中變催化劑不同轉(zhuǎn)化率下的適宜溫度XpT，K417468493511542561585t，℃144195220238269288312催化劑最適宜溫度曲線見下圖： 催化劑最適宜溫度曲線已知條件：進中變爐一段催化床層的變換氣的溫度為330℃ 進中變爐一段催化床層的變換氣濕組分含量見表23：（1）出中變爐一段催化床層的氣體組成假設(shè)CO在一段催化床層的實際變換率為60％假使O2 與H2 完全反應(yīng)，O2 完全反應(yīng)掉故在一段催化床層反應(yīng)掉的CO的量為：出一段催化床層的CO的量為：在一段催化床層反應(yīng)后剩余的H2的量為：在一段催化床層反應(yīng)后剩余的CO2的量為： 出中變爐一段催化床層的變換氣干組分的體積：故出中變爐一段催化床層的變換氣干組分中CO的含量：同理得：所以出中變爐一段催化床層的變換氣干組分： 出中變爐一段變換氣干組成含量組 分CO2COH2N2CH4合計含量％100Nm3kmol剩余的H2O的量為：+2=1958N m3=故出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的體積：所以出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的含量見下表： 進中變爐一段變換氣濕組成含量組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量％100Nm31958koml（2）出中變爐一段催化床層的變換氣的溫度根據(jù)：計算得Kp=4查文獻[1]知當Kp=4時t=445℃。生產(chǎn)車間實行三班制，每班八小時，機械設(shè)備大修每二年一次，機械設(shè)備保養(yǎng)每一年一次。還應(yīng)有備件庫、機修車間、消防車間等輔助車間。中變爐選用C6型催化劑，計算得中變催化劑實際用量30m3。其次，根據(jù)原料氣的溫度和濕含量情況，則考慮適當預(yù)熱和增濕，合理利用余熱。(3)汽氣比水蒸汽比例一般指H2O/CO比值或水蒸汽/干原料氣。從能量消耗上看，加壓也是有利。余熱回收效果好。這樣充分發(fā)揮了中變催化劑和低變催化劑的特點，實現(xiàn)了最佳組合，達到了能耗低、阻力小、操作方便的理想效果。由于寬變催化劑的串入，操作條件發(fā)生了較大的變化。在化纖和塑料工業(yè)中，則以氨、硝酸和尿酸作為氮源，生產(chǎn)已內(nèi)酰胺，尼龍6單體、己二胺、人造絲、全脂樹脂和脲醛樹脂等產(chǎn)品。在合成氨裝置大型化的技術(shù)開發(fā)過程中,其焦點主要集中在關(guān)鍵性的工序和設(shè)備,即合成氣制備、合成氣凈化、氨合成技術(shù)、合成氣壓縮機；在低能耗合成氨裝置的技術(shù)開發(fā)過程中,其主要工藝技術(shù)將會進一步發(fā)展；實施與環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)是未來合成氨裝置的必然和惟一的選擇。由于中變后串了寬變催化劑，使變換系統(tǒng)便于操作，也大幅度降低了能耗。變換反應(yīng)如下：。最后，少量的CO用液氨洗滌法，或是低溫變換串聯(lián)甲烷化法加以脫除。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用。目 錄1 概述 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 42 全廠總平面布置 5 5 5 5 5 53 物料與熱量衡算 7 7 7 7 7 8 8 9 12 15 15： 16 16 17 17 飽和熱水塔的熱量和物料衡算 19 飽和塔的熱量和物料衡算 19 20 21 234 設(shè)備的計算 24 24 24 24 第二段床層觸媒用量 25 觸媒直徑的計算 26 27 28 28 28 29 29 30 30 31 32 32 335 變換爐機械設(shè)計及校核 35 35 35 35 35 裙座質(zhì)量 36 3法蘭、接管與附屬物質(zhì)量 36 3扶梯質(zhì)量 36 36 37 37 37 38 39 39 39 39 39 40 40 40 41 41 41 42 42 42 43 43 43 43總結(jié) 45設(shè)備一覽表 46符號說明 47參考文獻 48致謝 49附圖說明 501 概述氨是一種重要的化工產(chǎn)品，主要用于化學肥料的生產(chǎn)。本設(shè)計采用中串低工藝流程。 Then design and calculate overall structure of the shift converter and the heat interchanger. Finally carries on the intensity examination to the shift converter. Key word: low and medium temperature。最后，少量的CO用液氨洗滌法，或是低溫變換串聯(lián)甲烷化法加以脫除。合成氨的生產(chǎn)主要分為原料氣的制取和原料氣的凈化與合成。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用。所謂中變串低變流程，就是在B106等FeCr系催化劑之后串入CoMo系寬溫變換催化劑。大型化、集成化、自動化,形成經(jīng)濟規(guī)模的生產(chǎn)中心、低能耗與環(huán)境更友好將是未來合成氨裝置的主流發(fā)展方向。除液氨可直接作為肥料外，農(nóng)業(yè)上使用的氨肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨、氯化銨、氨水以及各種含氨混肥和復(fù)肥，都是以氨為原料的。前者指在合成塔后設(shè)置水加熱器以熱水形式向變換系統(tǒng)補充熱能，并通過變換工段設(shè)置的兩個飽和熱水塔使自產(chǎn)蒸汽達到變換反應(yīng)所需的汽氣比。另外，由于變換效率的提高，合成氨產(chǎn)量可以相對增加。汽氣比降低，蒸汽消耗大幅下降，在幾種變換流程中蒸汽消耗最低。但是提高壓力使析炭和生成甲烷等副反應(yīng)易于進行。從反應(yīng)動力學的角度來看，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。一氧化碳變換工藝的流程安排應(yīng)做如下考慮。從壓縮工段來的半水煤氣進入飽和熱水塔，在飽和塔中半水煤氣從30℃升溫到109℃，在飽和塔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。全廠應(yīng)主要包括廠前區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、動力區(qū)、倉庫區(qū)、三廢處理區(qū)。平面布置有以下幾個特點：廠房建筑物的布置與生產(chǎn)工藝流程相適應(yīng)。根據(jù)H2O/CO=3，與文獻[1]上的公式 其中A、B、C、D分別代表CO、H2O、CO2及H2的起始濃度。01175180185190195200205溫度（℃）CO轉(zhuǎn)化率 低變爐操作線根據(jù)公式 其中A、B、C、D分別代表CO、H2O、CO2及H2的起始濃度 不同溫度下低變催化劑的轉(zhuǎn)化率t160180200220240260280T433453473493513533553Xp低變爐催化劑平衡曲線如下：01160180200220240260280300溫度（℃）CO轉(zhuǎn)化率 低變催化劑平衡曲線由于低變爐選用B302型催化劑。Q5=5558925=222357kJ熱平衡 2807611+ +222357=5558925計算得出換熱器變換氣溫度為 t=358℃ 中間換熱器熱量平衡表物質(zhì)帶入熱量(kJ)帶出熱量(kJ)熱損失(kJ)半水煤氣18407472807611變換氣37181781619271總計464923944268822223574 設(shè)備的計算根據(jù)文獻[2]可知： 式中 Vr ——觸媒體積，M3(標)T0 ——標準接觸時間， / Nm3V0——通過觸媒的氣體體積，Nm3/h標準接觸時間的計算公式如下：式中： Kp——反應(yīng)平衡常數(shù)；k——反應(yīng)速度常數(shù)；n——變換的CO的量，分子分率；其中A、B、C、D分別代表CO、H2O、CO2及H2的起始濃度計算基準： 已知條件：第一段床層變換氣進口溫度為：330℃，第一段床層變換氣出口溫度為：415℃平均溫度為：(330℃+415℃)/2=℃由文獻[2]得:℃時反應(yīng)速度常數(shù)k1=4600，加壓時取校正系數(shù)：，則：實際體積流量進第一段床層的變換氣濕組分： 進第一段床層的變換氣濕組分含量組 分CO2COH2N2O2CH4H2O合計含量％100Nm380124035963kmol出第一段床層變換氣中CO%=%℃時，查文獻[1]得Kp=則：所以:備用系數(shù)?。核裕?第二段床層觸媒用量已知條件：第二段床層變換氣進口溫度為：353℃，第二段床層變換氣出口溫度為：380℃平均溫度為：（353℃+380℃）/2=℃由文獻[2]得到在375℃時反應(yīng)速度常數(shù)k1=4600，在317℃時反應(yīng)速度常數(shù)k2=2130。C6型觸媒外型尺寸為￠98mm圓柱體dp=(6Vp) 247。選輕度腐蝕無縫鋼管：絕對粗糙度 選取流速為：所以管徑為： 所以選用834mm管，故圓整后管徑為：74mm所以實際流速：計算得Re=163025查圖得摩擦系數(shù)為：取管長為：20米所以直管阻力：在緩沖罐和精餾塔進料口列伯努力方程：其中以地面為參考面則：，m； ；u1=u2；管路中有兩個標準彎頭 2=5m；2個角式截至閥 2=7m。地震影響系數(shù)結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù) 。 式中，塔和管線的保溫層厚度，塔頂管線外徑。最大組應(yīng)力校核軸向許用壓應(yīng)力取其中最小值取因為 故滿足要求。 中溫變換爐機械設(shè)計結(jié)果匯總表塔的名義厚度筒體Sn=17mm，封頭Snh=17mm，裙座Sns=17mm荷及其彎塔的載矩質(zhì)量載荷m0= mmin=風彎矩M w 00=109 N σ322=177。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的知識以及對工作的高度熱情是我學習的典范，也是我以后生活和工作的表率。在此，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學表示感謝！祝各位老師和同學百事可樂，萬事如意。每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了老師大量的心血。本設(shè)計主要參考了《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》這本書，查閱和參考了許多合成氨方面的相關(guān)資料。mmM w 22=109 N取取其中較大者（1）（2）取選用75號混凝土，其許用應(yīng)力因為 故滿足要求。 各塔段水平風力計算結(jié)果塔段號123456K1K2iq0/(N/m2)400fili/mm100040005000500050006000Dei/mm285626562693260426042604Pi /N風彎矩由下式計算：00截面：11截面：22截面：00截面：11截面：式中：裙座人孔處截面的即積，由式得22截面：最大彎矩取下式計算值中最大值：計算結(jié)果如下表： 最大彎矩引起的軸向應(yīng)力截面001122各危險截面的計算如下：式中 裙座人