【正文】 μ= mPaS50瓷矩鞍環(huán) Ф=216Ψ=1000/=則 ()1/2==由[1]中1114關(guān)聯(lián)圖查得 ⊿P=15mmH2O/m填料時(shí) ==∴w0= m/s氣體流量：V=D=== m m 。 理論板數(shù)計(jì)算平衡線計(jì)算由[1]中（464）計(jì)算90～130℃變換氣（濕）的焓，如下表34理論板數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)溫度℃蒸汽熱焓iKcal/kg飽和蒸汽壓PH2O干氣比熱容CpKcal/(kg℃)PPH2O105PaPH2O/(PPH2O)飽和氣濕含量x=xkg/kg（氣）飽和氣熱含量x=cpt+xikcal/kg(Jj/kg)90（）95()100()105()110202()115()120()125(1481)130()操作線計(jì)算:進(jìn)塔氣體的焓:130℃時(shí)干氣的熱容Cp= kcal/(kmol℃)蒸汽焓及蒸汽壓為 i= kcal/kg PH2O=105 PaI1=+132 = kcal/kg = kJ/kg排水溫度 125℃出塔氣體的焓干變換氣在95℃的熱容：Cp= kcal/(kmol℃)蒸汽在95℃時(shí)的焓及飽和蒸汽壓分別為：I= kcal/kg P=105 PaI2=+95 = kcal/kg = kJ/kg進(jìn)水溫度：t2=℃ 塔板數(shù)計(jì)算以I1,t2為一點(diǎn)（C）以I2,t1為一點(diǎn)（D）連接這兩點(diǎn)即為操作線在平衡線與操作線之間作梯級(jí)得理論板為6塊。圖32 填料層高度計(jì)算取等板高度 m則填料層高度：H=6=9 m 全塔阻力計(jì)算 ()1/2=實(shí)際空塔速度 W實(shí)= == m/s ==由關(guān)聯(lián)圖查得 ⊿P/=9mmH2O/m填料總壓力降：⊿P=99=81mmH2O= kPa 中變爐計(jì)算 已知條件：平均操作壓力: 一段進(jìn)口溫度: 420一段出口溫度: 516二段進(jìn)口溫度: 400二段出口溫度: 一段干半水煤氣流量（氧氣化合成水而造成的體積變化略去不計(jì)）:噸氨消耗半水煤氣量為 3500 Nm3干半水煤氣流量 Nm3/h=進(jìn)一段氣體成分如下： 表35進(jìn)一段氣體成分 成分CO2COH2OH2%%二段氣體流量： Nm3/h進(jìn)二段的氣體成分如下： 表36 進(jìn)二段的氣體成分成分COH2OCO2H2%% 觸媒用量計(jì)算第一段觸媒用量計(jì)算:一段平均溫度： 由圖411（文獻(xiàn)[1]）查得Kp=，圖441（文獻(xiàn)[1]）查得436時(shí)常壓下反應(yīng)速度常數(shù) =9500（表）時(shí)由[1]中圖451查得校正值 （表）時(shí)，反應(yīng)速度常數(shù) =由[1]中式（498）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)接觸時(shí)間 （14） =h由式（499）（文獻(xiàn)[1]）計(jì)算觸媒體積: m3第二段觸媒用量計(jì)算二段平均溫度 由[1]中圖411查得時(shí)，常壓反應(yīng)速度常數(shù) =6800當(dāng)操作壓力為（表）時(shí)由圖451查得校正值 當(dāng)操作壓力為（表） 溫度為時(shí)反應(yīng)速度常數(shù) =6800由[1]中498式中計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)接觸時(shí)間= =104 h由[1]中式499計(jì)算觸媒體積 m3 觸媒總量與空速取備用系數(shù)20% 則實(shí)際觸媒用量B111的堆密度 觸媒重量為 t總 結(jié) 目前的合成氨生產(chǎn)工藝有：中溫變換，中串低，全低及中低低4種工藝。本設(shè)計(jì)參考湖北祥云化工集團(tuán)的生產(chǎn)工藝，選用中變串低變工藝。轉(zhuǎn)化氣從轉(zhuǎn)化爐進(jìn)入廢熱鍋爐，在廢熱鍋爐中變換氣從920℃降到330℃，在廢熱鍋爐出口加入水蒸汽使汽氣比達(dá)到3到5之間，以后再進(jìn)入中變爐將轉(zhuǎn)換氣中一氧化碳含量降到3%以下。再通過換熱器將轉(zhuǎn)換氣的溫度降到180℃左右，%以下，再進(jìn)入甲烷化工段。 中低變串聯(lián)流程中，主要設(shè)備有中變爐、低變爐、廢熱鍋爐、換熱器等。低變爐選用C6型催化劑。以上設(shè)備的選擇主要是依據(jù)所給定的合成氨系統(tǒng)的生產(chǎn)能力、原料氣中碳氧化物的含量以及變換氣中所要求的CO濃度。 天然氣變換工段工序是合成氨生產(chǎn)中的第一步，也是較為關(guān)鍵的一步，因?yàn)槟芊裾Ｉa(chǎn)出合格的壓縮氣，是后面的所有工序正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提條件。因此，必須控制一定的工藝條件，使轉(zhuǎn)化氣的組成，滿足的工藝生產(chǎn)的要求。在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)已知的天然氣組成，操作條件，采用了中變串低變的工藝流程路線。首先對(duì)中，低變進(jìn)行了物料和熱量衡算，在計(jì)算的基礎(chǔ)上，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)主要設(shè)備選型，最終完成了本設(shè)計(jì)的宗旨。設(shè)計(jì)中一共有中溫廢熱鍋爐，中變爐，主換熱器，調(diào)溫水換熱器，低變爐幾個(gè)主要設(shè)備。 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)三萬(wàn)噸合成氨廠的中變串低變系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的主要觀點(diǎn)是節(jié)能，通過物料和熱量衡算選擇合理的工藝條件和設(shè)備結(jié)構(gòu)，盡最大可能地降低能耗。為了達(dá)到節(jié)能的目的，必須找到熱量損失最多的地方，并采取相應(yīng)措施。變換系統(tǒng)最大的熱損失是熱水塔出口變換氣帶出的熱量，約占系統(tǒng)總熱損失70%`80%。其次是設(shè)備和管道的散熱損失，系統(tǒng)排污熱損失。因此，要在系統(tǒng)壓力一定的條件下，降低熱水塔的出口變換氣溫度，減少系統(tǒng)阻力損失。系統(tǒng)散熱是只系統(tǒng)的設(shè)備及管道向周圍空氣散失的熱量。這部分熱損失的大小與系統(tǒng)保溫，生產(chǎn)能力有關(guān)。保溫好，熱損失小，生產(chǎn)能力大相對(duì)熱損失比例小，同時(shí)與氣候條件有關(guān)。排污的多少及位置也直接影響系統(tǒng)熱損失。 除節(jié)能減排外，最重要的便是催化劑的選擇，選擇合適的催化劑能達(dá)到事半功倍的效果。本設(shè)計(jì)中采用的是B111催化劑。實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)本廠工藝的實(shí)際情況選用更新型的中變催化劑。其次是由于自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足等原因，在初選條件時(shí)的存在著很多不太合理的情況，老師們也給以了合理的建議，這些都需要我們?cè)谝院蠊ぷ髦姓J(rèn)真學(xué)習(xí)，積累和不斷完善。 這次設(shè)計(jì)我參照了大量的資料，大致做到節(jié)能降耗的要求，但在某些設(shè)備和工藝方面需進(jìn)一步改進(jìn)，比如：中變爐的中間換熱可采用爐內(nèi)冷激式，這樣熱損失更小，工藝流程簡(jiǎn)單，系統(tǒng)阻力較小。我相信隨著科技的發(fā)展，合成氨工藝會(huì)越來越完善。致 謝 時(shí)間過得真快，轉(zhuǎn)眼間兩個(gè)月多月過去了，在我大學(xué)最后的兩個(gè)多月里我完成了我學(xué)生時(shí)代最后一個(gè)作業(yè)：此次設(shè)計(jì)。此次我的設(shè)計(jì)題目為《三萬(wàn)噸合成氨中變串低變的設(shè)計(jì)》，很熟悉的一個(gè)課題，之前徐旺生老師給我們上過一個(gè)學(xué)期無(wú)機(jī)化工工藝合成氨部分的課程，加上這學(xué)期開學(xué)的畢業(yè)實(shí)習(xí)我們恰又是在化肥廠度過的，所以說我們對(duì)于合成氨工藝已不算陌生了。然而，即使如此，要自主完成這次設(shè)計(jì)，雖然翻閱了大量相關(guān)資料，但還是遇到了不少困難。而現(xiàn)在困難一一解決，我順利完成了此次設(shè)計(jì)，這就要感謝我的同窗與良師了。每每遇到困難我不是在與同學(xué)的討論中解決，就是請(qǐng)教老師的幫助。在此，我對(duì)他們表示我誠(chéng)摯的謝意。設(shè)計(jì)過程中我也收獲不少，我已更深入更詳盡地了解了合成氨的生產(chǎn)工藝，具體表現(xiàn)為CO的變換以及中變串低變的原理。 我即將踏上工作崗位，建設(shè)祖國(guó)，奉獻(xiàn)社會(huì)。大學(xué)四年里老師和同學(xué)給了我很大幫助，這是我一生的財(cái)富。我將充分運(yùn)用在校所學(xué)知識(shí)及方法，去改變今后的人生，立志于化工行業(yè)的日趨完善。 最后，我再次感謝指導(dǎo)老師官仕龍教授和鄒群老師與同學(xué)們對(duì)我這次設(shè)計(jì)給予的支持和幫助。參考文獻(xiàn)[1] 石油化學(xué)工業(yè)部化工設(shè)計(jì)院編，設(shè)《小氮肥計(jì)手冊(cè)》[M]，石油化學(xué)工業(yè)出版社，1979年。[2] 趙明，《合成氨系統(tǒng)減排改造》[M]，遼寧化工2010年2期。[3] 張成芳主編，《合成氨工藝與節(jié)能》[M]，華東化工學(xué)院出版社，1988年。[4] 梅安華主編，《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》（下冊(cè)）[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，1992年。[5] 黃立新，《變壓吸附技術(shù)在合成氨中的工藝研究及其優(yōu)化設(shè)計(jì)》[M]，江西化工2008年3期。[6] 游成龍，《合成氨變換氣脫硫系統(tǒng)改造分析》[M]，煤化工2008年4期。[7] 高魏華等主編，《化工計(jì)算》[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，1990年。[8] 陳五平主編，《無(wú)機(jī)化工工藝學(xué)》第三版，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年。[9]汪壽建、劉亦武、鄧祥義編，《氨合成工藝及節(jié)能技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001年。[10]楊春升主編，《小型合成氨廠生產(chǎn)操作問答》，化學(xué)工業(yè)出版社，1998年。[11]陳五平，合成氨，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996，20~1[12]王文善，根據(jù)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，調(diào)整氮肥行業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)氮肥工業(yè)的健康發(fā)展，中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)編，中國(guó)氮肥高層論壇會(huì)論文集，北京:：化學(xué)工業(yè)出版社，2004，l~4[13]王家信，富島二期生產(chǎn)準(zhǔn)備與試車情況介紹，中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)編，中國(guó)氮肥高層論壇會(huì)論文集，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004，193~ 196[14]中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)編，氮肥行業(yè)，中國(guó)化學(xué)工業(yè)年鑒，2004，20：117~126[15]余祖熙，化肥催化劑使用技術(shù)，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1988，35~40[16]陳五平，合成氨，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1996，[17]梅安華，汪濤建，林棣生等，小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)，上冊(cè)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994，451~451[18]陳超，變換催化劑，中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)編，化肥工業(yè)高新技術(shù)研討會(huì)報(bào)告文集，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997，112~112[19]向德輝，劉惠云，化肥催化劑實(shí)用手冊(cè)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993，173~174[20]應(yīng)衛(wèi)勇，曹發(fā)海，房鼎業(yè)，碳一化工主要產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004