【正文】 ni kmol/hmol（干）％kg/hCOCO2H2CH4N2Ar干氣H2O合計 熱量衡算高變爐入口統(tǒng)一基準(zhǔn)焓已由前計算為：H371℃=106 kJ／h高變爐出口氣體統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（432℃）如下表：組 分ni kmol/hniHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH4106N2106Ar106干氣106H2O106合計106高變爐熱損失取平均溫度下反應(yīng)熱的10%入、出口平均溫度 tm==℃=查[2]得此溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)△rH=／kmol高變爐的反應(yīng)熱Q反=△rHnCO ==106 kJ／h損失的熱量 Q損=106=106 kJ／h高變爐熱平衡：∑H入=106 kJ／h∑H出=H出+Q損=106+106=106 kJ／h 高變爐平衡溫距的計算KPCO===查[2]得 對應(yīng)的平衡溫度t平 =℃高變爐平衡溫距 △t==℃ 高變爐干空速的計算以1atm、60℉（℃）為計算基準(zhǔn)干空速 SV == h1 低溫變換爐的衡算 物料衡算：設(shè)計數(shù)據(jù)依據(jù)出口CO含量為：%，設(shè)低變爐出口干氣總量為Vkmol／h，則在低變爐中變換掉的CO為：n′CO=V= V入口干氣+ n′CO =+（ V）解得 V= kmol／h消耗掉的CO量為 n′CO = kmol／h則低溫變換爐出口各組分為：nCO = = kmol／hnH2O= = kmol／hnCO2=+= kmol／hnH2=+= kmol／hnCH4= kmol／hnAr= kmol／hnN2= kmol／h低溫變換爐出口各組成如下表：組 分ni kmol/hmol（干）％kg/hCOCO2H2CH4N2Ar干氣H2O合計 低溫變換爐熱量衡算（1）低溫變換爐入口氣體統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（241℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH4106N2106Ar106干氣106H2O106合計106（2）低變爐出口氣統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（254℃）如下表：組 分ni kmol/hniHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH4106N21570106Ar106干氣106H2O106合計106（3）熱平衡熱損失按平均溫度反應(yīng)熱的10%計算出、入口平均溫度 = = ℃查[2]得此溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng) △rH = kcal／kmol低變爐的反應(yīng)熱Q反=△rHnCO ==106 kJ／h損失的熱量 Q損 =106=106 kJ／h（4）低變爐平衡溫距及空速的計算KPCO===查[2]得 對應(yīng)的平衡溫度t平 =℃低變爐平衡溫距 △t==℃低變爐干空速的計算（以1atm、60℉為計算基準(zhǔn)）干空速 SV == h1 換熱器103C及換熱器104C的熱負(fù)荷計算 換熱器103C熱負(fù)荷設(shè)計數(shù)據(jù)依據(jù)入口溫度：432℃出口溫度：336℃（1）103C換熱器進口氣統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（432℃）已由前計算H432℃= 106 kJ／h（2）103C換熱器出口氣統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（336℃）如下表組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH4106N2106Ar106干氣106H2O106合計106103C換熱器承載的熱負(fù)荷為Q3 = H出 H入 =106 （106）=106 kJ／h 換熱器104C熱負(fù)荷設(shè)計數(shù)據(jù)依據(jù)：入口溫度：336℃出口溫度：241℃104C換熱器進口氣統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（336℃）已由前面計算得H336℃= 106 kJ／h104C換熱器出口氣統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（241℃）已由前面計算得H241℃= 106 kJ／h104C換熱器承載的熱負(fù)荷為：Q4 =H出H入 =106 （106 ）=106 kJ／h 設(shè)備工藝計算本設(shè)計的設(shè)備計算部分主要是高變爐催化劑用量的計算，計算如下：根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)方程r =k(ab)根據(jù)前面物料衡算結(jié)果可知，變換爐氣體組成如下表：組分H2COCO2N2ArCH4合計含量 %100計算依據(jù)：入口壓力：30kg/cm2入口溫度：371℃蒸氣∶干氣 = ∶1出口CO含量：%高變爐中CO分子變換量約為（以100分子干氣進如變換爐為標(biāo)準(zhǔn)）入口： =出口： =高變爐CO分子變換量取平均值為=反應(yīng)器溫升△t=（432371）=℉高變爐入口溫度：700℉高變爐出口溫度：℉由于絕熱溫升較高（100℉），可將爐內(nèi)設(shè)計為兩層催化計算。求得變換爐各處氣體組成如下表：位置氣體組成溫度℉絕溫176。RKPH2(C)CO(A)CO2(D)H2O(B)N2+Ar+CH4合計爐入口100700一層出口100爐出口100催化劑用量計算= （1）而 lgk = 176。R第一層催化劑平均溫度Tm = =176。Rlgk = 故 k = 按90%進行計算，取k = = KP = 則 w = KP 1= u = KP (A+B)+(C+D) = (+)+(+)= v = KP (AB)(CD) = ()()= = == x = = 2wx = 2=將上述式子代入（1）中 == （）=解之得 = h1第二層平均溫度Tm = =176。Rlgk = 解之得 k = 同理按90%進行計算 k = = KP = 則w = KP 1= u = KP (A+B)+(C+D) = (+)+(+)= v = KP (AB)(CD) = ()()= = = = x = = 2wx = 2=將上述式子代入（1）中== （）=解之得 = h1 設(shè)入爐變換氣為V標(biāo)準(zhǔn)米3（干基）V == m3在30kg/cm2壓力下，催化劑活性為常壓下的4倍，由此求得第一層催化劑量 VR1 = = 第二層催化劑量 VR1 = = m3 則催化劑總量 VR = VR1+ VR1 =+= m3 相當(dāng)于以干氣計算的空間速度為 = h1 而根據(jù)設(shè)計時的安全裝填系數(shù)k′=，催化劑實際裝填量為：V實 = VRk′== m3實際工廠裝填量約為56～60 m3，故本設(shè)計和實際用量基本相符。參考文獻(xiàn)[1] 陳五平. 無機化工工藝學(xué)上冊[M].第三版,北京：化學(xué)工業(yè)出版社，[2] 陳五平. 合成氨工藝學(xué)[M].第二版,北京：化學(xué)工業(yè)出版社,～167.[3] 戴煪元. 化工概論[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,.[4] 郭樹才. 煤化工工藝學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1992.[5] .[6] 張子鋒. 合成氨的歷史和中國的現(xiàn)狀[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版.[7] Atwood K Arnold MR,Appel,E,(42):1600.[8] Van Krevelen D W,Hoftizer P Huntijen F ,1949,63～191.[9] 梅安華. 小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊上冊. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,730～785.[10] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.[11] . 北京：石油化工出版社.[12] . [13] 操作手冊及附圖.[14] 年產(chǎn)3噸合成氨廠變換工段設(shè)計[D]. 四川：四川理工學(xué)院，2005..[15] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.[16] ．1999．[17] Honti . The Nitrogen Industry Part I. Akademiai Kiado Badapest. 1976.[18] 姚曉明編. 化肥設(shè)計. 2000.[19] 潘連生著. 關(guān)于化學(xué)工業(yè)發(fā)展的探討. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.[20] 大連化工學(xué)院. 合成氨生產(chǎn)工藝[M]. 北京：石油化學(xué)工業(yè)出版社，1978.致謝本設(shè)計在xxx老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計，無不凝聚著周世賢老師的心血和汗水，在四年的本科學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向周世賢老師表示深深的感謝和崇高的敬意！同時也要感謝xx老師、xx老師，她們在本設(shè)計的各個階段給出了許多寶貴意見。不積跬步何以至千里，本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向xxxxxx化學(xué)工程系的全體老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培！最后，我要向在百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位師長表示感謝！