【導(dǎo)讀】盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包。含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢。獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由。申請學(xué)位論文與資料若有不實之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。理有關(guān)資料、文獻。證，提出見解，最終完成論文。和解決問題的能力，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和專業(yè)素質(zhì)以及實事求是的科學(xué)態(tài)度。.提高學(xué)生綜合運用知識的能力。.要求學(xué)生能夠運用科學(xué)的研究方法和工程技術(shù)解決實際問題。1畢業(yè)設(shè)計定題~2查閱、收集、整理相關(guān)資料~7修改畢業(yè)設(shè)計說明書及圖紙~

　　

【正文】 20℃ 1510kPa 0℃ 2665kPa 20℃ 4367kPa 粘度 (， 20℃ )： s 導(dǎo)熱系數(shù) (， 200K)： (mK) 折射率 (20℃， ， 5876A，氣體 )： n= 通過熱量衡算確定傳熱面積和轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)化器有關(guān)的熱量，有原料混合氣帶入轉(zhuǎn)化器熱量 Q 入 ，反應(yīng)熱 Q 反 ，載體帶走的熱量 Q 冷 ，產(chǎn)物和未反應(yīng)物原料氣帶出熱量 Q，轉(zhuǎn)化器散失的熱量 Q 損 。 Q 入 + Q 反 =Q 出 + Q 冷 +Q 損 反應(yīng)熱 Q 反： ： 在熱量衡算時，用 25℃時反應(yīng)熱當(dāng)作 0℃時進行計算引起的誤差可忽略，查得CO NH H的生成熱分別為 、 、 、 。 由 CH和 HCL 合成 1摩爾 VC 反應(yīng)為： （ ） = 由 VC和 HCL 合成 1摩爾 CH2CLCH2CL 的反應(yīng)熱為： （ ） = kcal/mol 若其他副反應(yīng)忽略不計，則轉(zhuǎn)化器總反應(yīng)熱為 Q 主 =Q 副 主反應(yīng)熱 = 1000 =4400000 kcal/mol 副反應(yīng)熱 = 1000 =17000 kcal/mol 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 24 頁 既 Q 反 =Q 主 + Q 副 =4400000+17000= 4420200 kcal/mol 原料氣帶入熱量 Q 名 稱 CO2 NH3 氮氣 空氣 水 比熱kcal/mol 氣體入口溫度取 80℃，則各物料帶入熱利用公式 Q=WCP(t2t1) 氨帶入熱： （ 800） =165000kmol/h 二氧化碳帶入熱： （ 800） =109000kmol/h 氮氣帶入熱： （ 800） =空氣帶入熱： （ 800） =水氣帶入熱： （ 800） =總帶入熱： 165000+109000+++=270000kcal/mol 出料帶出熱量 氣體出口溫度取 120℃，則各物料帶出熱量分別為： 氨帶出熱： （ 1200） =二氧化碳出帶熱： （ 1200） =氮氣帶出熱： （ 1200） =水氣帶出熱： （ 1200） =空氣帶出熱： （ 1200） =氯乙烯帶出熱： （ 1200） =290000kcal/mol 總帶出熱： +++++290000=熱損失；一般經(jīng)驗估取為 Q 冷 的 5% 計算結(jié)果表明： Q 反 +Q 入 ＞ Q 出 須從轉(zhuǎn)化器內(nèi)導(dǎo)出熱量為： Q 冷 =Q 反 +Q 入 Q=4400000+275000304000=4370000kcal/mol 熱量導(dǎo)出選擇水為熱載體，由換 熱公式 Q=GCp△ t可知當(dāng) Q 一定，冷卻水進出北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25 頁 口溫差越大，耗水量就越少，但該反應(yīng)為催化反應(yīng)溫度在 130～ 180℃最有利。因此冷卻水溫度不能過底，進出口溫度不宜過大，若取進口溫度為 97℃出口 105℃，所需冷卻水計算如下： G=R 水 V 水 =Q/Cp△ t 式中： V 水 水的體積流量 R 水 密度（ 100℃ =） V 水 = Q/Cp△ t=404 610 /（ 1 8） = 3m /h 傳熱面積 實際傳熱過程轉(zhuǎn)化器內(nèi)熱流體由 150℃變到 120℃轉(zhuǎn)化器外冷流體由 97℃變到105℃從而可得： △ t1/t2=（ 150105） /（ 12097） =45/23＜ 2 可用算術(shù)平均溫度差 ： △ tM=（△ t1+ △ t2） /2=34℃ 按國內(nèi)轉(zhuǎn)化器傳熱系數(shù) K=30km/㎡ F=Q/k△ tM= 610 /(30 34)= ㎡ 傳熱面積大，選擇何種轉(zhuǎn)化器合適？ 對接觸催化劑轉(zhuǎn)化器傳熱面積先要保證催化劑有足夠的裝填量，使之能獲得適 宜的空間速度，然后盡可能增大傳熱面積，在一定裝填量下為增大傳熱面積，只有選用小管徑的傳熱管，但管徑小又引起換熱器壓力降增大，動力消耗增多，同時加工制造、操作維修困難等，這些問題在確定轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)形式時需作全面考慮合成 VC 采用列管式轉(zhuǎn)化器，管內(nèi)裝填催化劑，管外冷卻，比較適宜。 現(xiàn)根據(jù)傳熱面積來確定轉(zhuǎn)化器列管數(shù)，選取 ? 57 3，長為 米的鋼管，由于F= 得所需管數(shù)為 n=F/=321/( 3)=598 根，采用正三角排列，間距為 34 毫米，取 613 根管這樣轉(zhuǎn)化器的外徑為 米（參考化工設(shè)計手冊）句此每臺轉(zhuǎn)化器實際傳熱面積為 ： F==613 3=330 ㎡ 滿足傳熱要求。 催化劑裝填量 通過傳熱面積計算，確定了轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)，但這樣的結(jié)構(gòu)能否保證催化劑填量以獲得所需高速，這是決定轉(zhuǎn)化器生產(chǎn)能力的一個主要因素，必須核定，如果不能滿足北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 26 頁 要求就必須對所選取的轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，其關(guān)系式： kv =cp/gK CP— 要求轉(zhuǎn)化器達到的生產(chǎn)能力 (kg/h)， GK— 催化劑生產(chǎn)能力（ kg/ 3m ） 現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù) GK= kg/h，催化劑在 130~180℃的生產(chǎn)能力約為 249 kg/ kg/ kg/ 3m 所以要求催化劑的裝填體積為： VK=確定 轉(zhuǎn)化器每臺列管總?cè)莘e為： V 管 = ( 2) 3 613= 3m VK/ V 管 =≈ 14 臺 所確定轉(zhuǎn)化器符合要求，使用轉(zhuǎn)化器時要完成生產(chǎn)任務(wù)，乙炔空速為： SV=由于生產(chǎn)條件的限制，空速不可能達這么高，只能控制在約 3060。所以需要幾臺轉(zhuǎn)化器并聯(lián)使用，設(shè)需要 N臺轉(zhuǎn)化器并聯(lián)使用，催化劑裝填體積為 3m 取空速為 50，則 N= (47 50)=≈ 2臺 從催化劑計算考慮需 14 2=28 臺 從串聯(lián)操作需 28 2=56 臺，為保證安全生產(chǎn)備用 2臺共用 58 臺。 氨碳比的公式及應(yīng)用 NH3/CO2={2 [Ur]/60+[NH3]/17}/{[Ur]/60+[CO2]/44} ={2 [Ur]+ [NH3]}/{[Ur]+ [CO2]} 式中 : [Ur]—— 尿液的重量百分比 [NH3]—— 氨的重量百分比 [CO2]—— CO2的重量百分比 其中： [Ur]=% [CO2]=% [NH3]=% NH3/CO2={2 %+ %}/{%+ %} = 則： NH3/CO2在 — 之間，符合設(shè)計范圍。 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁 水碳比的公式及應(yīng)用 H2O/CO2={[H2O]/18[Ur]/60}/{[CO2]/44+[Ur]/60} ={ [H2O] [Ur]}/{ [CO2]+ [Ur]} 式中 : [H2O]— 水的重量百分比 其中： [H2O]=% H2O/CO2={ % %}/{ %+ %} = 則： H2O/CO2在小于 ，符合設(shè)計范圍。 熱量導(dǎo)出選擇水為熱載體， 由換熱公式 Q=GCp△ t可知當(dāng) Q 一定，冷卻水進出口溫差越大，耗水量就越少，但該反應(yīng)為催化反應(yīng)溫度在 130～ 180℃最有利。因此冷卻水溫度不能過底，進出口溫度不宜過大，若取進口溫度為 97℃出口 105℃，所需冷卻水計算如下： G=R 水 V 水 =Q/Cp△ t 式中： V 水 水的體積流量 R 水 密度（ 100℃ =） V 水 = Q/Cp△ t=404 610 /（ 1 8） = 3m /h 傳熱面積 實際傳熱過程轉(zhuǎn)化器內(nèi)熱流體由 150℃變到 120℃轉(zhuǎn)化器外冷流體由 97℃變到 105℃從而可得： △ t1/t2=（ 150105） /（ 12097） =45/23＜ 2 可用算術(shù)平均溫度差 ： △ tM=（△ t1+ △ t2） /2=34℃ 按國內(nèi)轉(zhuǎn)化器傳熱系數(shù) K=30km/㎡ F=Q/k△ tM= 610 /(30 34)= ㎡ 傳熱面積大，選擇何種轉(zhuǎn)化器合適？ 對接觸催化劑轉(zhuǎn)化器傳熱面積先要保證催化劑有足夠的裝填量，使之能獲 得適宜的空間速度，然后盡可能增大傳熱面積，在一定裝填量下為增大傳熱面積，只有選用北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 28 頁 小管徑的傳熱管，但管徑小又引起換熱器壓力降增 大，動力消耗增多，同時加工制造、操作維修困難等，這些問題在確定轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)形式時需作全面考慮合成 VC 采用列管式轉(zhuǎn)化器，管內(nèi)裝填催化劑，管外冷卻，比較適宜。 現(xiàn)根據(jù)傳熱面積來確定轉(zhuǎn)化器列管數(shù)，選取 ? 57 3，長為 米的鋼管，由于F= 得所需管數(shù)為 n=F/=321/( 3)=598 根，采用 正三角排列，間距為 34 毫米，取 613 根管這樣轉(zhuǎn)化器的外徑為 米（參考化工設(shè)計手冊）句此每臺轉(zhuǎn)化器實際傳熱面積為 ： F==613 3=330 ㎡ 滿足傳熱要求。 催化劑裝填量 通過傳熱面積計算，確定了轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)，但這樣的結(jié)構(gòu)能否保證催化劑填量以獲得所需高速，這是決定轉(zhuǎn)化器生產(chǎn)能力的一個主要因素，必須核定，如果不能滿足要求就必須對所選取的轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，其關(guān)系式： kv =cp/gK CP— 要求轉(zhuǎn)化器達到的生產(chǎn)能力 (kg/h)， GK— 催化劑生產(chǎn)能力（ kg/ 3m ） 現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù) GK= kg/h，催化劑在 130~180℃的生產(chǎn)能力約為 249 kg/ kg/ kg/ 3m 所以要求催化劑的裝填體積為： VK=確定轉(zhuǎn)化器每臺列管總?cè)莘e 為： V 管 = ( 2) 3 613= 3m VK/ V 管 =≈ 14 臺 所確定轉(zhuǎn)化器符合要求，使用轉(zhuǎn)化器時要完成生產(chǎn)任務(wù)，乙炔空速為： SV=由于生產(chǎn)條件的限制，空速不可能達這么高，只能控制在約 3060。所以需要幾臺轉(zhuǎn)化器并聯(lián)使用，設(shè)需要 N臺轉(zhuǎn)化器并聯(lián)使用，催化劑裝填體積為 3m 取空速為 50，則 N= (47 50)=≈ 2臺 從催化劑計算考慮需 14 2=28 臺 從串聯(lián)操作需 28 2=56 臺，為保證安北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁 全生產(chǎn)備用 2臺共用 58 臺。北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 30 頁 第四章主要設(shè)備表 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格 介質(zhì) 總重量 1 合成塔 φ 215445215 98 尿液 266550 2 甲 銨 冷凝器 φ 2400 16280 13 甲銨 66200 3 二氧化碳壓縮機 2MCL527+ 2BCL306/A 二氧化碳 40000 4 汽提塔 φ 2145 13040 100 尿液 175514 5 高壓甲銨預(yù)熱器 φ 600 7334 5 甲銨 7800 6 甲銨分離器 φ 1400 5320 65 甲銨、尿液 112780 7 中壓吸收塔 φ 20201049022 碳銨 14700