【導讀】年產(chǎn)30萬噸合成氨粗煤氣變換工段工藝設計

　　

【正文】 ?（（?VR=9.644105164000= 二段催化劑用量的計算： t 入 =285℃ t 出 =337℃ 平均溫度為 311℃ （ 584K) ??Kp Kp= 根據(jù) ??K 33 ./1637 6 mhNmk ? W=Kp1= u=Kp(A+B)+(C+D)=(+)+(+)= V=KpABCD== 22 ??????? wvuq （ 59） X== h50) 5 9 9 5 9 9 6 3 7 6 ???????????????? （? VR=104164000= 21 催化劑床層直徑的確定 一段催化劑床層直徑的確定 催化劑顆粒為md s 3104,44 ????? 進入一段催化劑氣體的平均溫度為 370℃ 進入一段變換爐的氣體量：skmolhskmolNm hNm /?? (510) 進入一段變換爐氣體的摩爾質(zhì)量： +++++33=(511) 進入一段變換爐的氣體流量： ????????????????? 100101 . PPTTVV =sm / 12986433600164000 3??? (512) 一般空塔氣速為 ～ sm/ ，這里選擇為,/ smu ? 則：muVD 1 ????? ? (513) 將塔徑圓整，塔徑取為 D= 42??? ?L (514) 進入一段催化劑氣體的質(zhì)量： m1=3111 / mkgVm ???? (515) 32211 / mkgmG ????? ?? (516) smGu / ??? ? (517) C? =?+++ 22 ++= CP (厘泊 ) (518) Tr= Pr= 查普遍化粒度圖： μr= μ= C? .μr ===105kg/ (519) 1189)( )1(Re 53 ???? ????? ???? Gdm s (520) ??? emm Rf (521) M pasmkgld ufpsfm0 ./1 15 9 2 )4 37 (8 76 )1((2332320?????? ???????? ?? ?? (522) 二段催化劑床層直徑的計算 進入二段催化劑的平均溫度為 311℃ 進入二段催化劑的摩爾質(zhì)量： +++++=進入二段催化劑氣體的質(zhì)量： m2==進入二段變換爐的氣體流量： smPPTTVV / 12985843600164000 3200202 ????????????????????? （ 523） 一般空塔氣速為 ～ sm/ ，這里選擇為,/ smu ? 則：muVD 1 ????? ? （ 524） 圓整mD ? ml 42??? ? 3222 / mkgVm ???? 23 1240)( )1(Re 53 ???? ????? ???? Gdm ssmmG /4 2222 ????? ?? （ 525） SMGu / ??? ? （ 526） C? =?+?+++ += CP (厘泊 ) Tr= Pr= 查普遍化粒度圖： μr= μ= C? .μr ===105kg/ （ 527） ??? emm Rf （ 528） Mpasmkgp ./ )(104 )( 233 2 ?????? ???? ?? 因為 △ P 取催化劑半徑為 m 24 第 六 章 中溫變換爐結(jié)構(gòu)的計算 變換爐設計條件 （ 1）塔體內(nèi)徑 Di=3200mm,塔高 H=12700mm。 （ 2）設計壓力 P=3MPa，設計溫度（壁溫） 400℃ 。 （ 3）筒體與封頭材料選擇 16MnR,[σ]t=109Mpa,σs=305Mpa,Et=105MPa （ 4）塔體與裙座對接焊接，塔體焊縫隙數(shù) ? =。 （ 5）塔體與封頭壁厚附加量取 c=,裙座壁厚附加量 c=，腐蝕裕度為 mm。 變換爐結(jié)構(gòu)計算 筒體 厚度的 計算 筒體厚 度 的確定 [17]： 筒體材料采用 16MnR。 ? ?? ? 320xx2/i ???? ???? pPD ??? (61) 式中： P——設計壓力， 3MPa； Di ——筒體內(nèi)徑， 3200mm [? ]300 ——筒體材料在設計溫度 400℃ 下的許用應力， 109MPa； ?——焊縫系數(shù)，用做雙面對界焊接平進行全面無損探傷， ? =1； C1 ——鋼板厚度負偏差，取 C1 =； C2——腐蝕裕量，取 C2=； e? =++= 圓整后取厚度為 Sn=48mm 封頭厚度的確定： 上下封頭選用標準橢圓封頭。 ? ? (3 2 0 (n ????????? ）PK P D ti ??? (62) 式中： K——橢圓封頭形狀系數(shù)，對標準橢圓封頭 K=1； 取鋼板厚度負偏差 C1 =，取腐蝕裕量 C2= mm n? =＋ ＋ = 圓整后取 n? =48 mm。 25 校核水壓試驗強度 根據(jù)《化工設備機械基礎(chǔ)》的計算方法 根據(jù)式 se eiTT Dp ??? ?? )( ?? ＋ (63) 式中， PT==3= mmCn 44e ??? ?? 則 M P aT 1 3 8442 443 2 0 ?? ??? ）（? 而 M ??? 可見 ST ??? ? ,所以水壓試驗強度足夠。 26 第 七 章 換熱器型號規(guī)格的確定 第一主熱交換器的進口煤氣溫度 以 1kmol濕煤氣為基準 粗煤氣 330℃ 變換氣 410℃ 變換氣 285℃ 粗煤氣 t 變換氣由 410℃ 降到 285℃ ，平均溫度為 ℃ （ ） 在 下， 常壓下各組分的平均定壓熱容 見表 ： 表 常壓下各組分的平均 定壓熱容 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 ? ????? ????????? ，℃kmol/ yipiCp (71) Tc=+133++647+190+ =281k (72) ? ????? ????????? c (73) ??? cr TT (74) ??cr PPP (75) 主熱交換器 27 查普通化熱容板正圖：?? pC ℃,/ kmolkcalCCC ppp ?????? (76) 半水煤氣在 330℃ （ 603k）時， 常壓下各組分的平均定壓熱容 見表 表 常壓下各組分的平均定壓熱容 組分 CO2 CO H2 H2O CH4 N2 CP kcal/kmol℃ ? ????? ????????? ，℃kmol/ yipiC p （ 77） TC=325K PC= Tr=603/325= Pr=查普通化熱容板正圖：?? pC ℃,/ kmolkcalCCC ppp ?????? (78) 該主熱變換器熱損為 5℃ ： 1（ 410285） =1（ 330+5t） (79) t=208℃ 第一主熱交換器的型號規(guī)格 估算傳熱面積 當不計熱損時，換熱器的熱負荷為： ? 820xx)( 12 ??????? ttCWQ PCC (710) 逆流平均溫度差：123208330285410ln)208330(285410ttlntt2121 ?????????????? ）（逆mt℃ (711) 逆流 t1(208℃ ) t2(330℃ ) T2 (285℃ ) T1(410℃ ) 初估計?值： 28 濕度差校正系數(shù)為： 28541012 21 ??????? tt TTR (712) 20833011 12 tT ttp (713) 初步?jīng)Q定采用單殼程，偶數(shù)管程的浮頭式換熱器。由《化工原理》查得校正系數(shù)?=，因為?，所以可行。 ℃逆 ?????? tt m ? (714) 初步估計傳熱系數(shù) K=120w/(m2,℃ ） 73 mtK QAm ????? 估估 (715) 由于兩流體溫差較大， 同時為了便于 清洗，參照換熱器系列標準，初步選定BES120043506/256 型浮頭式內(nèi)導流換熱器。有關(guān)參數(shù)見 表 [14]。 表 BES120043506/256 型浮頭式內(nèi)導流換熱器 相關(guān)參數(shù) 外殼直徑 D， mm 1200 管程數(shù) Np 6 公稱直徑， m2 350 管束 NT 807 公稱壓力， Mpa 4 管子排列方式 正方形錯列 管子尺寸， mm ?? 管中心距， mm 32 管長， m 6 計算換熱面積， m2 管程的對流傳熱系數(shù)和壓降 管程 為充分利用變換氣的熱量，采用變換氣走管程，粗煤氣走殼程 管程流通面積 222 mNNdSPTii ????? ?? (716) 管內(nèi)變換氣流速： sms ptvuiii /12982982730???????????????? ????????????????? ?? ? (