【正文】 變化。最適宜溫度計(jì)算列于下表中：XpT526t253XpT671t398XpTt將以上數(shù)據(jù)作圖即得最適宜溫度曲線(xiàn)如下圖：7．操作線(xiàn)計(jì)算 有中變催化劑變換率及熱平衡計(jì)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%由此可作出中變爐催化劑反應(yīng)的操作線(xiàn)如下：8．中間冷淋過(guò)程的物料和熱量衡算：此過(guò)程采用水來(lái)對(duì)變換氣進(jìn)行降溫。假設(shè)CO在一段催化床層的實(shí)際變換率為60％。在本設(shè)計(jì)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(xiàn)。本設(shè)計(jì)參考四川省自貢市鴻鶴化工廠(chǎng)的生產(chǎn)工藝，選用中串低工藝。本設(shè)計(jì)的原料氣由小型合成氨廠(chǎng)天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化而來(lái)，.： 變化反應(yīng)是可逆放熱反應(yīng)。變換過(guò)程中還包括下列反應(yīng)式：H2+O2=H2O+Q 工藝條件：壓力對(duì)變換反應(yīng)的平衡幾乎沒(méi)有影響。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用。三、參考資料及說(shuō)明： 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（上、下冊(cè)）、《氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》理化數(shù)據(jù)、《化肥企業(yè)產(chǎn)品能平衡》、《小合成氨廠(chǎng)工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《合成氨工學(xué)》、《化工制圖》、《化工原理》、《化學(xué)工程》、《化工設(shè)計(jì)概論》以及關(guān)于氮肥的其他相關(guān)雜志。 圖紙 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。因此，CO變換既是原料氣的凈化過(guò)程，又是原料氣造氣的繼續(xù)。由于中變后串了寬變催化劑，使操作系統(tǒng)的操作彈性大大增加，使變換系統(tǒng)便于操作，也大幅度降低了能耗。由于干原料氣摩爾數(shù)小于干變換氣的摩爾數(shù)，所以，先壓縮原料氣后再進(jìn)行變換的能耗，比常壓變換再進(jìn)行壓縮的能耗底。由于過(guò)量水蒸汽的存在，保證催化劑中活性組分Fe3O4的穩(wěn)定而不被還原，并使析炭及生成甲烷等副反應(yīng)不易發(fā)生。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。謝謝！第一章 變換工段物料及熱量衡算第一節(jié) 中溫變換物料衡算及熱量衡算1．確定轉(zhuǎn)化氣組成：已知條件中變爐進(jìn)口氣體組成：組分CO2COH2N2CH4O2合計(jì)%100計(jì)算基準(zhǔn)：1噸氨計(jì)算生產(chǎn)1噸氨需要的變化氣量：（1000/17）（2）= M3(標(biāo))因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程中物量可能回有消耗， M3(標(biāo))年產(chǎn)5萬(wàn)噸合成氨生產(chǎn)能力：日生產(chǎn)量：50000/330=要求出中變爐的變換氣干組分中CO％小于2％進(jìn)中變爐的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2O2CH4合計(jì)含量，％100M3(標(biāo))474假設(shè)入中變爐氣體溫度為335攝氏度，取出爐與入爐的溫差為30攝氏度，則出爐溫度為365攝氏度。ni 始態(tài)或末態(tài)氣體的千摩爾數(shù)，kmol；Hi — 始態(tài)溫度下或末態(tài)溫度下；I — 氣體的統(tǒng)一基準(zhǔn)焓，kcal/kmol，（）現(xiàn)將有關(guān)氣體的計(jì)算常數(shù)列于下表中 氣體統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（通式）常數(shù)表分子式 a0 a1 a2 a3 a4O2103 10–310–710–10H210310－410－710－11H2O10410－310－710－11N210310－410－710－11CO10410－410－910－11CO210－310－6計(jì)算O2的基準(zhǔn)焓：根據(jù)基準(zhǔn)焓的計(jì)算通式：Ht=a0+a1T+a2T2+a3T3+a4T4在415℃時(shí)T=415+273=683K查表可得變換氣的各個(gè)組分的基準(zhǔn)焓列于下表：組分O2H2H2OCOCO2Ht（kcal/kmol）Ht（kJ/kmol）放熱： CO +H2O=CO2+H2 （1）△H1=(∑Hi)始（∑Hi）末=+++ =Q1=（）= O2 + 2H2= 2 H2O （2）Q2=△H2=（∑niHi）始－（∑niHi）末=氣體共放熱：Q=Q1+Q2=+=氣體吸熱Q3：根據(jù)《物理化學(xué)》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來(lái)計(jì)算熱容。：（1） 入熱：水的帶入熱Q1水在20℃時(shí) Cp= kJ/（kmol.℃）Q1=X*（20+273）* =轉(zhuǎn)化氣的帶入熱Q2：轉(zhuǎn)化氣在925℃時(shí)T=1193K根據(jù)《物理化學(xué)》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來(lái)計(jì)算熱容。 催化劑床層直徑計(jì)算 設(shè)計(jì)要求催化劑層總阻力＜690Kpa（即700mmH2O）,催化劑層阻力降采用式（4616）試算ΔP= B302為非球形催化劑，粒度為5177。mSm=()/()= == 略去流體由于蒸汽的存在而對(duì)熱水的物性參數(shù)如粘度的影響，則： α外==(.℃) 總傳熱系數(shù)計(jì)算 以管外表面計(jì)的總傳熱系數(shù)為： K0= 列管平均直徑：==列管導(dǎo)熱系數(shù)λ=30Cal/(.℃)垢層熱阻=℃/Kcal所以：=(.h.℃)平均溫度差計(jì)算： Δt==℃換熱面積計(jì)算： = ，則F′= 列管長(zhǎng)度計(jì)算L==1. 70m 考慮管板、擋板所占長(zhǎng)度及定管尺長(zhǎng)，實(shí)取L=主要設(shè)備一覽表序號(hào)名稱(chēng)位號(hào)臺(tái)數(shù)型號(hào)，規(guī)格1中溫變換爐D2031材質(zhì)：12CrMo操作溫度≤450176。同樣我也要衷心的感謝教育過(guò)和指導(dǎo)過(guò)我的各位老師，感謝給予我?guī)椭呐笥褌?，?jǐn)獻(xiàn)上我最真摯的祝福?；仡櫞舜萎厴I(yè)設(shè)計(jì)，是大學(xué)三年所學(xué)知識(shí)很好的總結(jié)。共排13層（553根）每個(gè)弓形內(nèi)布23孔，扣除拉桿6孔得：n=553+6236=685 根 傳熱系數(shù)計(jì)算 管內(nèi)給熱系數(shù)計(jì)算： 管內(nèi)給熱系數(shù)按下式計(jì)算：α內(nèi)=管內(nèi)氣體平均溫度℃按溫度355℃：Cm=(㎏.K)μm=λm=()所以：Re= Pr= ==(.℃)= =（）管間給熱系數(shù)計(jì)算：管間裝方形擋板r=,方形板開(kāi)口高度取直徑的40%，即h′=,此時(shí)流體橫過(guò)管束的流道截面積： S1=Hd(1d0/t)==擋板開(kāi)口方向截面積：Sa=/180r2COS1((rh’)(Dh’h’2)=/180（）（）= 開(kāi)口弓形面積減去列管所占面積：S2=Sa===平均流通截面積：Sm==,溫度==115℃時(shí)水的物性參數(shù)：CH2O=(㎏.℃)μ=λ=102W/（m.℃）管間給熱系數(shù)按下式計(jì)算 α外=λm/de(d0G/181。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/103c/105計(jì)算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4CpCpm=∑Y