年產(chǎn)五萬噸合成氨變換工段工藝初步設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-06-25 06:57本頁面
【正文】 3 c/105 CO 2 3 H2 H2O CO2 N2 30 CH4 可用公式 Cp=a+b+cT +dT 來計(jì)算熱容： 表 物質(zhì) CH4 計(jì)算結(jié)果： 組分 Cp CO H2 CO2 H 2O N2 CH4 a b c d Cpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃） Q2=**454= 設(shè)備及管道損失?。?變換氣放出的熱量： Q=Q1Q2Q3= 28 第二章 1. 低溫變換爐計(jì)算 設(shè)備的計(jì)算 已知條件：平均操作壓力 . 氣體進(jìn)口溫度 氣體出口溫度 氣體流量（干） 濕氣流量 220℃ = /h = Nm3/h 3 180℃ 進(jìn)低變爐催化劑氣體（干）組分 組 分 含 量％ CO2 CO H2 N2 CO%=% CH4 合計(jì) 100 低變爐出口干氣中 CO 含量： 入催化劑蒸汽比 催化劑用量計(jì)算 B302 R= 型 低 變 催 化 劑 的 宏 觀 動(dòng) 力 學(xué) 方 程 為 ： ? 10 4 ? ?0 ? ? co y H 2O y y (1r=1822exp ? 2 ? ? RT ? ? yco2 yH 2 ) ycoyH 2 O 根據(jù)低變催化劑的選用原則，故選 B302 型國產(chǎn)低變催化劑，當(dāng)變換氣中 CO（干）為 %時(shí)，計(jì)算得催化劑床層空速為 2120（標(biāo)）/（m ．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”. 3 = 因此,催化劑理論用量：V 低 2120 = 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= 10 ?6 3. fG 1 ? E 3 L E p 29 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== 設(shè)催化劑床層直徑為 , 則： E=+ dp D = + = 2 .5 催化劑床層阻力 氣體平均分子量 M= 氣體在進(jìn)入低變催化劑層中的重度γ γ= =+ 200 1 273 式中：200 為氣體的平均溫度值 氣體質(zhì)量流量 G= 1 =() 2 () 4 催化劑層高 L= = m Π 2 2 .5 4 8 所以：ΔP= 10 ( ) 1 ? ()3 =396Kgf/m2=(396mmH2O) 計(jì)算結(jié)果符合要求ΔP＜,故取催化劑直徑 2. 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/㎏,汽化熱 為 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:=:= kmol/h 30 氣體組成: 同中變氣體出口組成(略) 操作狀況: 操作狀況 中 變 氣 熱 水 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) =() =: 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 小列管,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==， 估計(jì)重量流速為 25Kg/(),則需要列管 數(shù)為：n= = 693 (根) ∏ 2 25 3600 4 m = 進(jìn)口溫度℃ 430 80 出口溫度℃ 280 150 操作壓 蒸汽壓 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= n η =30 693 = 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： 31 管內(nèi)給熱系數(shù)按下式計(jì)算：α內(nèi)= 430 + 280 = 355 ℃ 管內(nèi)氣體平均溫度 2 Cm=(㎏.K) λ d 按溫度 355℃及壓力 壓力確定物性參數(shù)為： μm= λm=() 所以：Re= Pr= 4 = 10 ? 2 685 2 10 ?2 = α內(nèi) = =(.℃)= =（） 管間給熱系數(shù)計(jì)算： 管間裝方形擋板 r=,方形板開口高度取直徑的 40%，即 h′=, 板間距取 ,此時(shí)流體橫過管束的流道截面積： 25 ? S1=Hd(1d0/t)= ?1 ? ? = ? 30 ? 擋板開口方向截面積：Sa= π /180r2COS1( = π /180（ ? ）（） r ? h39。 ) (rh’)(Dh’h’2) r ? 2 = 開口弓形面積減去列管所占面積： 2 2 ? ? ? d0 ? ? ? 25 ? ? S2=Sa= ?1 ? ? ? ? = ?1 ? ? ? ? = m 2 ? 30 ? ? ? t ? ? ? ? ? ? ? ? 平均流通截面積：Sm= S1 S 2 = = m 2 殼程熱水在壓力 ,溫度 t = CH2O=(㎏.℃) 80 + 150 =115℃時(shí)水的物性參數(shù)： 2 μ= 32 λ=102W/（m.℃） 管間給熱系數(shù)按下式計(jì)算 α 外=λm/de(d0G/μ MSm)(Cm μ M/λm)1/3(μ M/μ W) 式中: D 2 ? nd 02 2 ? 685 2 de= = = D + nd 0 + 685 d0G/μmSm= = 10 ? 2 d0G/μmSm=()/()= Cm μ m λm = ?2 = 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= / 3 =(.℃) 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= 1 1 α外 + R0 + d δd 0 1 d0 + Ri 0 + λd m d i α內(nèi) d i 列管平均直徑： d m = ? = ln 列管導(dǎo)熱系數(shù)λ=30Cal/(.℃) 垢層熱阻 R0 = Ri = m 2 .h. ℃/Kcal 所以： K 0 = 1 1 25 25 1 25 + + + + 30 20 20 =( m 2 .h.℃) 平均溫度差計(jì)算： Δt m = (430 ? 150) ? (280 ? 80) =℃ ln 430 ? 150 280 ? 80 33 換熱面積計(jì)算： F0 = Q = = K?t m 取備用系數(shù) ，則 F′= 列管長(zhǎng)度計(jì)算 L= =1. 70m 685 ∏ 考慮管板、擋板所占長(zhǎng)度及定管尺長(zhǎng)，實(shí)取 L= 34 主要設(shè)備一覽表 序號(hào) 名稱 1 位號(hào) 臺(tái) 型號(hào)，規(guī)格 數(shù) 1 材質(zhì)：12CrMo 操作溫度≤450176。 操 作 壓 力 ≤ 1 U 型換熱器， 列管： φ252 1 1 工作壓力： 工作溫度：180℃ 材質(zhì)：16MnR 操作溫度≤260℃ 操 作 壓 力 ≤ 型號(hào)：DG2550 10 中 溫 D203 變 換 爐 中 換 器 淬 器 低 變 爐 變 C202 熱 冷 F202 溫 D205 換 2 3 4 5 中 變 C201 廢 熱 鍋 爐 1 35
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