年產(chǎn)4萬(wàn)噸合成氨變換工段工藝步設(shè)計(jì)方案-資料下載頁(yè)
2025-04-25 22:08本頁(yè)面
【正文】 2 ，可用公式：Cp=a+b+CT2來(lái)計(jì)算熱容。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/103c/105CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來(lái)計(jì)算熱容：物質(zhì)abcdCH4計(jì)算結(jié)果：組分COH2CO2H2ON2CH4CpCpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q2=**454=設(shè)備及管道損失取：變換氣放出的熱量：Q=Q1Q2Q3= 第二章 設(shè)備的計(jì)算 低溫變換爐計(jì)算 已知條件：.氣體進(jìn)口溫度 180℃氣體出口溫度 220℃氣體流量（干） =濕氣流量 = Nm3/h進(jìn)低變爐催化劑氣體（干）組分組 分CO2COH2N2CH4合計(jì)含量％100低變爐出口干氣中CO含量： CO%=%入催化劑蒸汽比 R= 催化劑用量計(jì)算B302型低變催化劑的宏觀動(dòng)力學(xué)方程為：r=1822exp(1)根據(jù)低變催化劑的選用原則，故選B302型國(guó)產(chǎn)低變催化劑，當(dāng)變換氣中CO（干）%時(shí)，計(jì)算得催化劑床層空速為2120（標(biāo)）/（m3.．h）． 對(duì)于B204因動(dòng)力學(xué)方程式中催化劑按體積計(jì),計(jì)算出的催化劑床層空速是以體積為單位的“空速”.因此,催化劑理論用量：V低=在采用中變串低變的流程中，低變催化劑條件較好，故可以不考慮催化劑備用系數(shù)。 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。，取其平均值為5=，即轉(zhuǎn)化為球形粒徑，dp== , 則： E=+氣體平均分子量M=氣體在進(jìn)入低變催化劑層中的重度γγ== 式中：200為氣體的平均溫度值 氣體質(zhì)量流量G==()L== m 所以：ΔP= =396Kgf/m2=(396mmH2O) 計(jì)算結(jié)果符合要求ΔP＜, 中變廢熱鍋爐取中變廢熱鍋爐入口熱水溫度為80℃,假定出口熱水溫度為150℃,查飽和水蒸氣表得150℃時(shí)的焓值IH2O=㎏, IH2O(g)= KJ/㎏, KJ/㎏ 已知條件: 氣體流量及組成(不考慮水蒸氣冷凝量)進(jìn)氣流量:=出氣流量:= kmol/h氣體組成:同中變氣體出口組成(略) =操作狀況:操作狀況進(jìn)口溫度℃出口溫度℃操作壓力,mPa(絕)中 變 氣430280熱 水80150蒸汽壓 換熱器熱負(fù)荷:擬采用單程換熱器,并使熱氣體走管內(nèi),冷氣體走管間,故以熱氣體放出熱量為計(jì)算熱負(fù)荷: Q=(Q放 Q損) =() = 設(shè)備直徑與列管數(shù)量確定:為使設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,減少熱量損失,提高單位面積換熱能力,擬采用φ25,單程結(jié)構(gòu),并使熱氣體走管內(nèi),冷氣體走管程.列管數(shù)量估算:管內(nèi)氣體重量流量為: G== 為使管內(nèi)雷諾準(zhǔn)數(shù)大于10000，估計(jì)重量流速為25Kg/(),則需要列管數(shù)為：n=(根) 管板直徑估算： 采用正六角形排列，取充填系數(shù)η=，管間距取t=19mm. D==30= 設(shè)備規(guī)格選定： 中變廢熱鍋爐內(nèi)徑取940mm,列管φ25，采用正六角形排列，管間距取30mm, 管壁與殼壁凈距不小于15mm。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。MSm)(Cm 181。M/λm)1/3(181。M/181。W)式中: de===d0G/181。mSm= = d0G/181。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)名稱規(guī)格圖號(hào)數(shù)量材料備注1預(yù)加熱器100022,L=8287mm,F=130m2,換熱管38390根，252E03011Cr16 Ni322中變爐 2500 H:10534操作溫度≤450℃操作壓力≤R0301112CrMo催化劑床段數(shù)：23蒸汽過(guò)熱器800換熱面積：245m2管子排列方式：三角形E03031鋼4調(diào)溫水加熱器400換熱面積：25m2管子排列方式：三角形E03041鋼5低變爐2600 H:11420操作溫度≤260℃操作壓力≤ 催化劑裝量25m3R0302116MnR催化劑床段數(shù)：1總結(jié)本次設(shè)計(jì)我做的是年產(chǎn)4萬(wàn)噸的合成氨變換工段工藝初步設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中遇到諸多困難，特別是剛拿到題目時(shí)，有些不知所措，通過(guò)老師的細(xì)心指導(dǎo)，我借閱了有關(guān)合成氨變換工段工藝的書(shū)籍，又在網(wǎng)上查閱不少文獻(xiàn)資料，通過(guò)與同學(xué)一起探討，克服了大部分問(wèn)題，終于能夠順利完成設(shè)計(jì)。通過(guò)本次試驗(yàn)，我了解到變換工段工藝的重要性與好處，這是對(duì)合成氨有著十分重要影響的步驟，其中換熱器與催化劑尤其重要，其中催化劑直接影響了生產(chǎn)流程，該法對(duì)降低蒸汽比和CO濃度有良好作用，利于氫氣的生成，直接有利于合成氨。這次設(shè)計(jì)是畢業(yè)前的最后一次課程設(shè)計(jì)，通過(guò)該設(shè)計(jì)，我更好的認(rèn)識(shí)了學(xué)風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)、對(duì)工作態(tài)度的重要性，并將這種良好的狀態(tài)帶入工作中去。參考文獻(xiàn)，魏新利．過(guò)程裝備成套技術(shù)(第二版)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009，張建偉，李桂水．過(guò)程流體機(jī)械．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008，董其伍，桑芝富．過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)(第三版)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2010，蔣文偉，張昭．化學(xué)過(guò)程工藝學(xué)(第二版)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2007．化工生產(chǎn)流程圖解．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1968，陳常貴．化工原理（上，下冊(cè)）修訂版．天津：天津大學(xué)出版社,2005致謝這次課程設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)過(guò)程中，我遇到很過(guò)困難，但也得到了許多人的幫助。首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，雖然兩周的時(shí)間顯得倉(cāng)促，但我在老師的幫助下終于能順利完成這次報(bào)告，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開(kāi)闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。再次感謝所有在設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過(guò)我的老師、朋友和同學(xué)們，本設(shè)計(jì)多有不妥之處望指正。附錄各種標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)代號(hào)標(biāo)識(shí)意義詳見(jiàn)設(shè)計(jì)中所注。其中常用標(biāo)準(zhǔn)有HG ，HG ，HG/T 20549(化工裝置管道布置設(shè)計(jì)規(guī)定)，HG/T (管徑選擇)，HG298041991(合成氨產(chǎn)品能耗量計(jì)算方法)等。 39
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