年產(chǎn)萬噸小合成氨廠中溫變換工段工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-09 08:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 而會使合成氨觸媒中毒。因此，在合成前必須將它除掉。工業(yè)生產(chǎn)上采用在觸媒作用下，用水蒸氣與 CO 作用，大部分 CO 轉(zhuǎn)化為 CO2，同時獲得合成氨所必須的氫氣。 由反應(yīng)式知： ① 反應(yīng)前后體積不變：從化學(xué) 平衡角度來看，提高壓力不能使化學(xué)反應(yīng)向右移動，但可以促進(jìn)分子間的有效碰撞，加快反應(yīng)速度，提高催化劑生產(chǎn)能力。 ② 反應(yīng)為一放熱反應(yīng)：降溫時反應(yīng)向右移動，有利于 CO 變換，但觸媒只有在一定溫度下才具有較高的活性，所以，一般操作溫度都是根據(jù)觸媒活性溫度的不同而不同。一般中變溫度為 300～ 500℃ ③ 此為一可逆反應(yīng)：增加反應(yīng)物濃度可促進(jìn)正反應(yīng)進(jìn)行，故增加反應(yīng)物蒸汽的量可以使反應(yīng)向右進(jìn)行，有利于提高變換率， 且過量的水蒸氣還起到熱載體的作用。提高水蒸氣比例，含濕原料氣中 CO 含量下降，催化劑床層的溫升將減少，所以，改變 水蒸氣的用量濕調(diào)節(jié)床層溫度的有效手段。 但 CO 變換率并不是與蒸汽量成正比增加。同時，蒸汽用量過多，會使?fàn)t溫不好控制而且不經(jīng)濟(jì)，所以要有適當(dāng)?shù)恼羝龋?中變操作時適宜的水蒸氣比例一般為 ： H2O/CO=3～ 5。 工藝流程簡述 含 % CO、溫度為 40℃ 的半水煤氣，加壓到 ，經(jīng)熱水洗滌塔除去氣體中的油污、雜質(zhì)，進(jìn)入飽和塔下部與上部噴淋下來的 120～ 140℃ 的熱水逆流接觸，氣體被加熱而又同時增濕。然后在混合器中與一定比例的 300～ 350℃ 過熱蒸汽混合，25%～ 30%的氣體不經(jīng)熱交換器，作為冷激 氣體。其他則經(jīng)熱交換器進(jìn)一步預(yù)熱到320℃ 進(jìn)入變換爐。進(jìn)第一段催化反應(yīng)后溫度升高到 460～ 500℃ ，冷激后依次通過二、三段，氣體離開變換爐的溫度為 400～ 410℃ ， CO 變換率達(dá) 90%，殘余 CO 含量為 3%左右。變換氣經(jīng)熱交換器加熱原料氣，再經(jīng)第一熱水加熱器加熱熱水，然后進(jìn)入熱水塔進(jìn)一步冷卻、減濕，溫度降到 100～ 110℃ 。為了進(jìn)一步回收余熱，氣體進(jìn)入第二熱水加熱器（即鍋爐給水預(yù)熱器），溫度降到 70～ 80℃ ，最后經(jīng)冷凝塔冷卻到常溫返回壓縮機(jī)加壓。 8 第 2章 工藝計(jì)算 物料及熱量衡算 已知條件 及 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) a. 半水煤氣組分（干） 組分 CO2 CO H2 N2 CH4 O2 合計(jì) /%V 18 1 100 3Nm 2145 10725 13695 5940 330 165 33000 kmol b. 壓力 進(jìn)工段煤氣壓力 （表壓） 進(jìn)工段蒸汽壓力 （表壓） c. 溫度 進(jìn)系統(tǒng)半水煤氣溫度 40℃ 一段進(jìn)口 溫度 320℃ ； 一段出口溫度 485℃ 二段進(jìn)口 溫度 370℃ ； 二段出口溫度 430℃ 三段進(jìn)口 溫度 400℃ ； 三段出口溫度 415℃ ； 出系統(tǒng)變換氣溫度 35℃ 循環(huán)熱水溫度 120℃ 出系統(tǒng)變換氣（干 ）中 CO 含量 % d. 計(jì)算基準(zhǔn) 以 1t 氨為計(jì)算基準(zhǔn)，設(shè)備能力以 為基準(zhǔn)。 中溫變換爐物料 及 熱量計(jì)算 (1) 干變換氣量及變換率的計(jì)算 設(shè)氧與氫在變換爐一段催化劑內(nèi)完全燃燒生 成水，由 222O + H = H O 知，實(shí)際參加 CO 變換反應(yīng)的半水煤氣量為 9 2 33 3 2 5 0 5OV V V N m? ? ? ?總實(shí) ① 則實(shí)際參加 CO 反應(yīng)的半水煤組分（干）為 組分 CO2 CO H2 N2 CH4 O2 合計(jì) /%V 3Nm 2145 10725 13365 5940 330 0 32505 kmol 則 CO 總變換率為 : ? ? ? ?? ?39。 39。 3 2 . 9 9 4 . 0 %1 0 0 % 8 4 . 4 9 5 %3 2 . 9 9 % 1 4 . 0 %1aaaayyx yy ??? ? ? ???? 變換氣中 CO 含量為 39。3, 1 0 7 2 5 8 4 . 4 9 5 % 1 0 7 2 5 1 6 6 2 . 9 1CO C O C OV V x V N m? ? ? ? ? ? ?實(shí) 實(shí) ② 則變換氣組分（干）為 組分 CO2 CO H2 N2 CH4 O2 合計(jì) /%V 3Nm kmol (2) 總蒸汽比計(jì)算 以 3100Nm 的干半水煤氣為計(jì)算基準(zhǔn)， 設(shè) 中 溫 變換爐出口變換氣溫度為 415℃ ，平衡溫距取 25℃ ，則 t = 415 + 25 = 440℃ CO 變換反應(yīng)式為： 2 2 2CO + H O = CO + Ha b c d 則 a = 3 2 .5 c = 6 .5 d = 4 1 .5， ， CO 反應(yīng)量 333 2 . 5 8 4 . 4 9 5 % 2 7 . 4 6 1 1 0 0 (C O a x N m N m? ? ? ? ? 干 半 水 煤 氣 ） 10 查手冊 [1]， 知 440℃ 時 ? ? ? ? ?? ? ? ?2 2 2 222222 8 . 0 1 2 22C O H C O HpC O H O C O H OP P y y c CO d CO OKP P y y a CO b CO O?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?338 3 . 6 2 8 1 0 0 (a c d b N m N m?將 、 、 值 代 入 上 式 解 的 干 半 水 煤 氣 ） ， 汽 氣 比 為 則 總 需要的 蒸汽量 為 38 3 . 6 2 8 3 3 0 0 0 / 1 0 0 2 7 5 9 7 . 1 8 3 , 1 2 3 2 . 0 1 7V N m n k m o l? ? ? ?蒸 汽 蒸 汽 (3) 中變爐一段催化劑層物料及熱量計(jì)算 a. 一段平衡轉(zhuǎn)化率 22 2 2100%
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1