【正文】 371℃a、換熱器101C的熱量衡算換熱器101C入口統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（1003℃）為：H1003℃ = 106 kJ／h換熱器101C出口氣體統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（482℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH431．2439106N2106Ar106干氣106H2O106合計(jì)106101C換熱器承載的熱負(fù)荷為Q1=H482℃H1003℃ = 106 （106）= 106 kJ／hb、換熱器102C的熱量衡算換熱器102C出口氣體統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（371℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hCO23959106CO2106H2106CH4106N2106Ar106干氣106H2O106合計(jì)106102C換熱器承載的熱負(fù)荷為Q2 = H371℃ H482℃ =106（106）= 106 kJ／h 變換段的衡算 高溫變換爐的衡算 物料衡算設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)依據(jù)高變爐出口CO含量：%變換反應(yīng)：CO+H2O（g） CO2+H2設(shè)出口干氣總量為Vkmol／h，變換掉的CO量為nCO kmol／h由反應(yīng)可知，干氣總量增加一倍故 V=V入口干氣+ nCO =+（）解得 V= kmol／h消耗掉的CO量為 nCO = kmol／h則高溫變換爐出口各組分為nCO= = kmol／h nH2O= = kmol／hnCO2=+= kmol／hnH2=+= kmol／hnCH4= kmol／hnAr= kmol／hnN2= kmol／h高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(jì) 熱量衡算高變爐入口統(tǒng)一基準(zhǔn)焓已由前計(jì)算為：H371℃=106 kJ／h高變爐出口氣體統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（432℃）如下表：組 分ni kmol/hniHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH4106N2106Ar106干氣106H2O106合計(jì)106高變爐熱損失取平均溫度下反應(yīng)熱的10%入、出口平均溫度 tm==℃=查[2]得此溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)△rH=／kmol高變爐的反應(yīng)熱Q反=△rH△t℃YiCPi kcal／℃CH4C2H6C3H8C4H10C5H12H2NH3N2O2ArCO2合計(jì)設(shè)混合燃料氣在該段的消耗量為X kmol／h總收入熱量：Q入= Q燃燒熱+Q混燃料帶入熱+Q空氣帶入熱總支出熱量：Q出=Q熱負(fù)荷+Q煙氣帶走熱+Q熱損失由于 Q燃燒熱=X故 n實(shí)== kmol／kmol混合燃料干空氣中各組分的量為nO2== kmol／kmol混合燃料nN2== kmol／kmol混合燃料nAr== kmol／kmol混合燃料查[3] 設(shè)計(jì)空氣入口溫度為30℃，相對濕度為70%。（7）政策優(yōu)勢 隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，國家實(shí)施重點(diǎn)支持西部大開發(fā)的政策措施，以及自治區(qū)、銀川市全面改善投資環(huán)境的重大舉措，為基地建設(shè)提供了強(qiáng)有力的政策支持。經(jīng)低變處理后，％～％之間，再送入后續(xù)工段繼續(xù)凈化。天然氣經(jīng)加氫脫硫，、溫度380℃（R=），進(jìn)入一段轉(zhuǎn)化爐的對流段加熱，氣體一邊加熱一邊反應(yīng)，出反應(yīng)管的溫度在822℃左右，最后沿集氣管中間的上升管上升，繼續(xù)吸收一些熱量，使溫度升到850℃左右，經(jīng)輸氣總管送往二段轉(zhuǎn)化爐。根據(jù)計(jì)算，若大型氨廠分別用石腦油、渣油、天然氣和煤為原料制氨，其價(jià)格分別按1800元/t、1400元/t、中壓蒸汽價(jià)格按78元/t計(jì)，對應(yīng)的合成氨成本分別為1721元/t、1557元/t、1493元/t和1021元／t。近年來，國家對環(huán)境問題越來越重視。本設(shè)計(jì)選擇天然氣作為原料，主要考慮到我國天然氣資源豐富及清潔節(jié)能等原因，詳如下述。烷烴：CnH2n+n+nH2O→nCO+(2n+1)H2或 C0nH2n+n+2nH2O→nCO2+(3n+1)H2烯烴：CnH2n+nH2O→nCO+2nH2CnH2n+2nH2O→nCO2+3nH2接著一段轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化爐，在此加入空氣，由一部分H2燃燒放出熱量，催化劑床層溫度上升到1200～1250 ℃，并繼續(xù)進(jìn)行甲烷的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。甲烷化法是在催化劑存在下使少量CO、CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O的一種凈化工藝，要求入口原料氣中碳的氧化物含量(體積分?jǐn)?shù))%。根據(jù)吸收劑性能的不同，可分為兩大類。第一步是高溫變換，使大部分CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2；第二步是低溫變換，%左右。中國潛在的天然氣資源十分豐富，除新勘探的新疆塔里木盆地有大量的天然氣可以通過長距離的管線東輸外，對海南鶯歌海域蘊(yùn)藏的天然氣已決定在新世紀(jì)初新建一套引進(jìn)的年產(chǎn)450kt合成氨裝置，這將是中國規(guī)模最大的一套合成氨裝置[1]。第二、小型氨廠的發(fā)展從20世紀(jì)60年代開始在全國各地建設(shè)了一大批小型氨廠，1979年最多時曾發(fā)展到1539座氨廠。中國合成氨生產(chǎn)是從20世紀(jì)30年代開始的，但當(dāng)時僅在南京、大連兩地建有氨廠，一個是由著名愛國實(shí)業(yè)家范旭東先生創(chuàng)辦的南京永利化學(xué)工業(yè)公司铔廠—— 永利寧廠，現(xiàn)南京化學(xué)工業(yè)公司的前身；另一個是日本占領(lǐng)東北后在大連開辦的滿洲化學(xué)工業(yè)株式會社，最高年產(chǎn)量不超過50Kt（1941年）。操作人員對于人一控制點(diǎn)、控制單元、生產(chǎn)設(shè)備、車間以及全廠的運(yùn)作情況進(jìn)行隨機(jī)或定勢的觀察，只要通過鍵操作調(diào)出相應(yīng)的畫面，即可把所需內(nèi)容顯示在CRT上，以便監(jiān)視、控制和修改某些參數(shù)。(四) 生產(chǎn)自動化合成氨生產(chǎn)特點(diǎn)之一是工序多、連續(xù)性強(qiáng)。但是，大型的單系列合成氨裝置要求能夠長周期運(yùn)行，對機(jī)器和設(shè)備質(zhì)量要求很高，而且在超過一定規(guī)模以后，優(yōu)越性并不十分明顯了。由表可見，雖然各國資源不同，但選用原料的基本方向相同。因?yàn)樘烊粴獗阌诠艿肋\(yùn)輸，用作合成氨的原料具有投資省、能耗低等明顯優(yōu)點(diǎn)。氮來自空氣，氫來自水。硝酸、各種含氮的無機(jī)鹽及有機(jī)中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料生產(chǎn)。具有可燃性，自然點(diǎn)為630℃，一般較難點(diǎn)燃。人們在大于100cm3/m3氨的環(huán)境中，每天接觸8小時會引起慢性中毒。 氨的用途及在國民生產(chǎn)中的作用氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。氨作為最為重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，同時也是能源消耗的大戶，世界上大約有10%的能源用于合成氨。由于電解制氫法，電能消耗大，成本高。石腦油經(jīng)脫碳、氣化后，可采用和天然氣為原料的相同生產(chǎn)裝置制氨。 氨廠采用的各種原料的相對投資和能量消耗原料天然氣重油煤相對投資費(fèi)用能量消耗/(GJ/t)283848特別是以天然氣為原料的合成氨工業(yè)占了很大的比重，本設(shè)計(jì)就是以天然氣為原料合成氨，主要是轉(zhuǎn)化工段的設(shè)計(jì)。(三) 低能耗新工藝合成氨，除原料為天然氣、石油、煤炭等一次能源外。因此，某一環(huán)節(jié)的失調(diào)就會影響生產(chǎn)，為了保證長周期的安全生產(chǎn)，對過程控制提出更高的要求，從而發(fā)展到把全流程的溫度、壓力、流量、物位和成分五大參數(shù)的模擬儀表、報(bào)警、連鎖系統(tǒng)全部集中在中央控制室顯示和監(jiān)視控制。近年由于機(jī)電一體化需要邏輯控制和模擬控制計(jì)時、計(jì)數(shù)、運(yùn)算等功能相結(jié)合，各儀表廠家的產(chǎn)品已從單一的邏輯控制，趨向多種控制功能結(jié)合為一體。經(jīng)過50多年的努力，中國已擁有多種原料、不同流程的大、中、小型合成氨廠1000多個，已躍居世界第1位，已掌握了以焦炭、無煙煤、褐煤、焦?fàn)t氣、天然氣及油田氣和液態(tài)烴等氣固液多種原料生產(chǎn)合成氨的技術(shù)，形成中國大陸特有的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小生產(chǎn)規(guī)模并存的合成氨生產(chǎn)格局。1973年開始，首批引進(jìn)13套年產(chǎn)300kt合成氨的成套裝置(其中10套為天然氣為原料，建在川化、瀘天化、云南、貴州等地)，為了擴(kuò)大原料范圍，1978年又開始第二批引進(jìn)4套年產(chǎn)300kt合成氨裝置。對于固體原料煤和焦炭，通常采用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對氣態(tài)烴類和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。工業(yè)脫硫方法種類很多，通常是采用物理或化學(xué)吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。 　　③ 氣體精制過程　　經(jīng)CO變換和CO2脫除后的原料氣中尚含有少量殘余的CO和CO2。氨的合成是提供液氨產(chǎn)品的工序，是整個合成氨生產(chǎn)過程的核心部分。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用。僅占資源總量的5%左右，列世界第16位，天然氣資源勘探潛力很大。我國將大力提高天然氣在我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重。煤頭技術(shù)中，固定層氣化流程，雖然工藝成熟，但氣化消耗高，環(huán)保污染嚴(yán)重、難以達(dá)標(biāo)、廠區(qū)環(huán)境惡劣；水煤漿氣化技術(shù)對煤種要求特別高，包括煤的活性，灰份含量、灰熔點(diǎn)、固定碳含量。從第二換熱器出來的氣體繼續(xù)送往變換工序處理。（2）水資源優(yōu)勢 基地位于黃河?xùn)|畔，中心區(qū)距黃河僅35公里左右，2003年底開工建設(shè)的寧東供水工程，預(yù)計(jì)2005年5月建成通水，總供水量為15970萬立方米，能為基地提供充足的水源保障。 二段轉(zhuǎn)化爐的物料衡算設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)依據(jù)：空氣組成：N2：78%；O2：21%；Ar：1%；補(bǔ)加蒸汽量為加入空氣量的10%；出口甲烷含量：%；出口壓力：；出口溫度：1003℃?！鍻27．2272CO2N2ArH2O合計(jì)CP煙氣(0～1043℃) = ++++= kcal／kmol△t△t求得變換爐各處氣體組成如下表：位置氣體組成溫度℉絕溫176。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向xxxxxx化學(xué)工程系的全體老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培！最后，我要向在百忙之中抽時間對本文進(jìn)行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位師長表示感謝！