【導讀】畢業(yè)設計論文：年產(chǎn)30萬噸合成氨轉(zhuǎn)化、凈化工段設。第一部分是綜述分九章討論了氨的性質(zhì)用途及其在國民經(jīng)濟中的地位合成。氨工業(yè)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢現(xiàn)代大型氨長的生產(chǎn)特點設計方案的論證生產(chǎn)方法。成氨生產(chǎn)原理與本設計生產(chǎn)流程的敘述及本設計主要設備一覽表。第二部分是工藝設計計算分別進行了消耗定額返氫量的計算天然氣催化轉(zhuǎn)。化的計算CO變換氣體凈化甲烷化過程的物料與熱量衡算換熱器熱負荷計算最后。本設計附有轉(zhuǎn)化凈化工段帶控制點的工藝流程圖CO2吸收塔的裝配圖。12合成氨工業(yè)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢6. 不易燃燒但很容易引起爆炸氨的自燃點是630℃燃燒時生成藍色火焰。金屬有腐蝕作用氨和水銀可構(gòu)成爆炸混合物。氨是活潑的化合物可與多種物質(zhì)進行反應氧化反應是其中的一種氨在高溫。上第一個合成氨工廠第一次世界大戰(zhàn)后德國因戰(zhàn)敗而被迫把合成氨技術(shù)公開有。目前合成氨生產(chǎn)技術(shù)已發(fā)展到相當高的水平生產(chǎn)操作高度自動化生產(chǎn)工藝

　　

【正文】 4 39815129 637042058 10 C2H6 13469 40407138 1071 H2 276955 55391 6956 C3H8 1522 6695537 0121 CO 38043314 1065212791 9555 C4H10 02389 1385891 0019 CO2 39576295 1741356986 9940 CO2 01132 498015 0009 Ar 032698 1307919 0008 N2 372883 104407114 2965 N2 3728826 104407114 0937 Ar 032698 1307919 0026 H2O 29380868 5288556373 H2 628807 1257614 50 H2O 4109819 7379675408 合計 9391793441 合計 9391793441 由計算可以看出進出物料質(zhì)量守恒 物料熱量衡算 一物料衡算 1 計算條件 1 出口甲烷含量 03 2 補加蒸汽為空氣量的 10 3 出口溫度 996℃ 4 二段爐壓差 03atm 2 計算 以 100kmol 入爐氣為計算基準 加入二段爐的空氣量有消耗定額計算求得為 3851193267Nm3h 由上面一段爐計算可知一段爐出口氣中 CH4 流量為 39815129kmolh 工藝空氣 A 為 39815129247。 10 3851193267247。 224247。 A A 103851193267247。22439815129 4318164kmol 由一段爐衡算求得以每小時為基準的進出物料量如下 表 29 以每小時為基 準的進出物料量 組分 H2 CH4 CO CO2 Ar N2 合計 mol 6956 10 9555 9940 0008 0937 100 設 二 段 爐 出 口 COCO2H2 的 量 分 別 為NcokmolNco2kmolNH2kmol二段爐出口干氣為 V kmol反應消耗水蒸汽為 NH2O kmol 碳平衡 1009555994 Nco Nco20213V 即 Nco Nco20213 V 29495 1 氫平衡 計算一段爐出口組成時 10 干的甲烷為 3165926 kmol 此時出氣中 含水2336239 kmol 則以 100kmol 入二段爐氣為基準計算時進二段爐氣中水蒸汽的含量為 x 則 3165926247。10 2336239247。x x 233623910247。3165926 73793kmol 總進水量 737934318164 01 7811116 kmol 二段爐入口氣 100 kmol 干氣水蒸汽 7811116 kmol 空氣 kmol 列氫平衡方程 695621007811116 NH220003V7811116 NH2O 即 NH20216 V NH2O 8956 2 氧平衡 NCO247。2 NCO27811116 NH2O247。2 02143181649555247。29947811116247。2 即 NCO247。 2 NCO2 NH2O 2378564 3 出二段爐干氣總量 V NCO NCO2 NH2 09370784318164 000810043181640010003V 即 V NCO NCO2 NH20213V3505850 4 設出口條件下變換反應達到平衡則在 996℃下 Kp 057554 Kp PCO2PH2 PCOPH2O NCO2NH2247。 NCO247。NH2O 057554 5 聯(lián)立方程求解得 NH2 8115246 kmol NCO2 1098009 kmol NCO 1807779 kmol NH2O 75333 kmol V 14570596 kmol 轉(zhuǎn)化氣中的水蒸汽量 781111675333 8564446 kmol 轉(zhuǎn)化氣中的 CH4NCH4 0003 V 043712 kmol 濕轉(zhuǎn)化氣總量 V8564446 2313504 kmol 3 平衡溫距計算 甲烷轉(zhuǎn)化反應的平衡常數(shù) Kp PCO PH23247。 P CH4 247。 P H2O 設甲烷轉(zhuǎn)化反應達到平衡則與出口轉(zhuǎn)化氣各組分對應的平衡溫度可由下述求得 二段爐出口壓力 p 3403 337atm 絕 Kp 1807779 81152463 337 2 247。 043712 247。 8564446247。 23135042 2 547607855≈ 54761 查《氮肥工藝設計手冊》 t 966℃時 Kp 53170t 968℃時 Kp 55095 當 Kp 54761時求其對應的平衡溫度 t 54761 5509553170247。2t 96653170 解得 t 96765℃＜ 996℃ 平衡溫距△ T 99696765 2835℃ 說明二段爐出口氣可達到 03 的殘余甲烷的要求 4 計算結(jié)果 以 100kmol 入爐天然氣為基準的計算結(jié)果見下表 由工藝空氣的消耗定額 3851193267m3h 171928271 kmolh 所以以 100kmol 入爐氣為基準時工藝空氣量為 4318164kmol 進二段爐氣體中 H2 量以每小時為基準計算時為 171928271247。4318164 x247。6956 x 1719282716956247。4318 164 276954044 kmolh 同理可計算出每小時進出物料中各組分的量 另外二段爐入口氣組成中 N2 0937078 4318164 3461868 kmol 二段爐入口氣組成中 Ar 00080431816 043982 kmol 二段爐入口氣組成中 O2 021 4318164 906814 kmol 計算基準為 100kmol 入爐天然氣時的計算結(jié)果表 表 210 基準為 100kmol 入爐天然氣時的計算結(jié)果 入料 出料 組分 Kmolh Kgh V 干 組分 Kmolh Kgh V 干 H2 6956 13912 H2 8115246 16230492 55696 CH4 100 1600 CH4 043712 699392 030 CO 9555 26754 CO 1807779 50617812 12407 CO2 994 43736 CO2 1098009 48312396 7536 Ar 043982 175928 Ar 043982 175928 0302 N2 3461868 96932304 N2 3461868 96932304 23759 O2 906814 29018062 H2O 8564446 154160028 H2O 7811116 140600088 合計 368711734kg 合計 368711734kg 以基準為 100kmol 入爐天然氣時的計算結(jié)果表 表 210 以基準為 100kmol 入爐天然氣時的計算結(jié)果 入料 出料 組分 Kmolh Kgh V 干 組分 Kmolh Kgh V 干 H2 27695404 553908089 H2 323109574 646219149 55696 CO 38043357 1065213988 CH4 1740399 27846383 030 CO2 39576239 1741354526 CO 71976596 2021354765 12407 CH4 39815130 63704208 CO2 43717371 1923564327 7536 Ar 1751149 70045962 Ar 1751149 70045962 0302 N2 137834724 3859372285 N2 137834724 3859372285 23759 O2 36104917 1155357354 H2O 340994531 6137901556 H2O 311100599 5598010782 ∑干氣 580130174kmolh 合計 1468030507kgh 合計 1468030507kgh 由計算看出進出物料質(zhì)量守恒 二熱量衡算 1 計算條件 1 進二段爐的一段轉(zhuǎn)化氣溫度為 810℃出二段爐的轉(zhuǎn)化氣溫度為 996℃ 2 工藝空氣進二段爐溫度為 420℃ 3 熱量衡算以統(tǒng)一基準焓為計算基準基準溫度為 25℃ 2 計算 1810℃的一段轉(zhuǎn)化氣統(tǒng)一基準焓查《無機化工工藝學合成氨》 陳五平 CH4800℃時 H 7452kcalkmol800850℃時的 Cp 1808 kcalkmol℃ 則 810℃時的 H 74521808 810800 72712 kcalkmol 同理可推算出各組分的焓值 表 211 各組份的焓值 組分 CH4 H2 CO CO2 H2O Ar N2 合計 流量 kmolh 3981513 276955 3804331 39576295 2938087 032698 372883 69195995 基準焓 kcalkmol 72712 5548 205726 849722 50732 38998 57812 總焓 Mkcalkmol 289504 153655 78265 3362885 149055 000128 021557 1778231 則 810 ℃ 的 一 段 轉(zhuǎn) 化 氣 帶 入 的 總 焓 為 ∑ Hi 1778231Mkcarkmol 2 工藝空氣和配入水蒸汽帶入焓 空氣流量 3851193267Nm3h 171928271kmolh 空氣組成 O221N278Ar1 配入水蒸汽的量 FH2O 171928271 01 171928271 kmolh 表 212 各組份的數(shù)據(jù) 組分 O2 N2 Ar H2O 合計 流量 kmolh 36104937 13410405 1719823 17192827 189221098 基準焓 kcalkmol 29346 27996 19622 544556 總焓 Mkcalkmol 105954 375438 003374 936246 451480 3 二段爐出口統(tǒng)一基準焓 996℃ 表 213 二段爐出口統(tǒng)一基準焓 組分 H2 CH4 CO CO2 Ar N2 H2O 合計 流量 kmolh 32310957 174040 71976956 43717371 175115 13783472 3409945 921124 基準焓 kcalkmol 65484 379104 1947064 8314908 482408 72726 48815 總焓 Mkcalkmol 211585 006598 1401437 3635059 008448 1002417 166456 18562 4 設二段爐熱損失為 325 Mkcalh 列熱平衡 H 入 H 出 QL H 入 17782310451480 18233790 Mkcalh H 出 QL 18562026325 18237026 Mkcalh 相對誤差｜ 1823702618233790247。 18233790｜ 100 001775 二段爐熱損失大說明一二段爐設計不太合理一段爐出口殘余 CH4 含量應增大轉(zhuǎn)移一部分負荷到二段爐 輻射段及廢熱鍋爐熱負荷計算 一一段爐輻射段的熱負荷 1 計算條件 1 一段爐混合原料氣盤管出口溫度 510℃ 2 出一段爐上升管的氣體溫度為 850℃ 2 計算 1 一段轉(zhuǎn)化爐入口氣統(tǒng)一基準焓 510℃ 表 214 一段轉(zhuǎn)化爐入口氣統(tǒng)一基準焓 組分 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 Ar N2 H2 H2O 流量 kmolh 114177 134691 152171 023895 01132 032698 372883 62881 410982 基準焓 kcalkmol 122186 10764 111922 123352 888042 34692 24096 33948 53633 總焓 Mkcalkmol 1395089 014498 001703 000295 001005 000079 012936 021347 2204291 合計∑ Hi 23420424 Mkcalh 2 一段爐上升管出口統(tǒng)一基準焓 t 850℃ 表 215 一段爐上升管出口統(tǒng)一基準焓 組分 CH4 H2 CO CO2 Ar N2 H2O 合計 流量 kmolh 3981513 276955 380433 395763 03270 372882 29380869 基準焓 kcalkmol 6548 5840 20251 84441 4099 6098 50328 總焓 Mkcalkmol