【正文】 表 232 變換氣各組分的 a、 b、 c 常數(shù)列表 物質(zhì) CO H2 H2O CO2 N2 a 30 b/103 c/105 CH4可用公式： Cp=a+b+cT2+dT3來計算熱容 . 表 233 甲烷的 a、 b、 c、 d 常數(shù) 物質(zhì) a b/103 c/106 b/109 CH4 計算結(jié)果 如表 234 所示。 變換氣反應(yīng)放熱 Q： 在 203 ℃ 時， T=476 K。 表 230 變換氣出低變爐時濕氣的各組分含量表 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合計 含量％ 100 M3(標(biāo) ) kmol 對出底 變爐的變換氣溫度進(jìn)行估算： 根據(jù)： Kp=（ H2％ CO2％） /（ H2O％ CO％） 計算得 Kp=。 表 221 甲烷的的 a、 b、 c、 d 常數(shù)列表 物質(zhì) a b/103 c/106 d/109 CH4 計算 各物質(zhì)熱熔 結(jié)果 如表 222 所示 。 變換氣反應(yīng)放熱 Q1： 計算變換氣中各組分的生成焓，原理與計算一段床層一樣，使用公式 211 及表 210計算 平均溫度為 632 K 時的生成焓。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論 文 20 表 217 變換氣出中變爐二段時變換氣干組分含量 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 合計 含量％ 100 M3(標(biāo) ) kmol 故在二段催化床層反應(yīng)后 剩余的 H2O 的量為： = m3(標(biāo) ) = kmol 故出中變爐二段催化床層的變換氣濕組分中 CO 的含量： CO％ = =% 同理得 ： CO2％ = =% H2％ = =% N2％ = =% CH4％ = =% H2O％ = =% 所以出中變爐的濕組分 如 218 所示 。 取熱損失為 Q2。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論 文 18 對溫度進(jìn)行內(nèi)查法： 1600 kpa 時 ： (626600)/()=(700626)/() h= kJ/kg 1800 kpa 時 ： （ 626600） /（ ） =(700626)/( ) h= kJ/kg 再對壓力使用內(nèi)查法得在 353 ℃ ,626K,1750kp 時的焓值 H 為： (17501600)/()=(18001750)/() H= kJ/kg。 操作壓力： 1750 kpa。 設(shè)冷 凝 水的流量： X kg。 中變爐入口 CO 變換率 0。 熱熔 計算結(jié)果 如表 213 所示 。 現(xiàn)將有關(guān)氣體的計算常數(shù)列于表 (29)中 。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論 文 14 將式代入式積分可得統(tǒng)一基準(zhǔn)焓的計算通式： Ht=a0+a1T+a2T 2+a3T 3+a4T 4 (28) 注 :式中常數(shù) a0、 a a a a4與氣體特性常數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)生成熱的關(guān)系為： a1=A0， a2=A1/2，a3=A3/4， a4=A3/4， a0=△ H0298－ － a2－ a 3－ a 4。 △ H0298 —— 該氣體在 25℃ 下的標(biāo)準(zhǔn)生成熱， kcal/kmol( kJ/kmol)。 出中變爐 一段催化床層的變換氣溫度為： 415 ℃ 。 根據(jù)： Kp= （ H2％ CO2％） /（ H2O％ CO％） 計算得 K=。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論 文 11 表 26 進(jìn)中變爐一段的變換氣濕氣組分表 組 分 CO2 CO H2 N2 O2 CH4 H2O 合計 含量％ 100 m3(標(biāo) ) kmol 中變爐一段催化床層的物料衡算 假設(shè) CO 在一段催化床層的 實際變換率為 60％ 。 最適宜 溫度計算結(jié)果列于下表 (25)中 。 表 24 不同溫度下 CO 的轉(zhuǎn)換率 t 300 320 340 360 380 400 420 440 460 T 573 593 613 633 653 673 693 713 733 Xp 中變爐催化劑平衡曲線如 圖 21 所示。 中變的平均溫距為 397℃ 365℃ =32 ℃ 。 因此進(jìn)中變爐的變換氣濕組分 如 23 所示 。 表 22 進(jìn)中變爐的變換氣干氣組分含量 組 分 CO2 CO H2 N2 O2 CH4 合計 含量，％ 100 m3(標(biāo) ) kmol 假設(shè)進(jìn)中變爐的變換氣溫度為 330 ℃ ，取 變化氣 出爐與入爐的溫差為 35 ℃ ，出爐的 變換氣溫度為 365 ℃ 。 計算生產(chǎn) 1 噸氨需要的變換氣量： （ 1000/17） （ 2） = m3(標(biāo) ) 因為在生產(chǎn)過程中物料可能會有損失，因此變換氣量取 m3(標(biāo) )。中變爐選用 C6型催化劑，計算得中變催化劑實際用量 m3。從壓縮工段來的半水煤氣進(jìn)入飽和熱水塔，在飽和塔中半水煤氣從 30℃ 升溫 到 109℃ ，在飽和塔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。如允許變換氣中殘余 CO 體積分?jǐn)?shù)在 3%左右，只采用中變即可。 工藝流程確定 一氧化碳變換工藝的流程安排應(yīng)做如下考慮。改變水蒸汽比例是工業(yè)變換反應(yīng)中最主要的調(diào)節(jié)手段。從反應(yīng)動力學(xué)的角度來看，溫度升高，反應(yīng)速率常數(shù)增大對反應(yīng)速率有利，但平衡常數(shù)隨溫度的升高而變小，即 CO 平衡含量增大，反應(yīng)推動力變小，對反應(yīng)速率不利，可見溫度對兩者的影響是相反的。具體操作壓力的數(shù)值，應(yīng)根據(jù)中小型氨廠的特點，特別是工藝蒸汽的壓力及壓縮機(jī)投各段壓力的合理配置而定。 變換過程中還包括下列反應(yīng)式 ： 2 2 22H O =H O? （ 3） 工藝條件 (1)壓力 壓力對變換反應(yīng)的平衡幾乎沒有影響 ， 但是提高壓力使析炭和生成甲烷等副反應(yīng)易于進(jìn)行。余熱回收效果好。低變爐各段進(jìn)口溫度均在 200℃ 左右，床層溫度比傳統(tǒng)的床層溫度下降 100～ 300℃ ，有利于變換反應(yīng)平衡。這樣充分發(fā)揮了中變催化劑和低變催化劑的特點，實現(xiàn)了最佳組合，達(dá)到了能耗低、阻力小、操作方便的理想效果。這樣，由于催化劑終態(tài)溫度降低，可以減少蒸汽添加量，達(dá)到節(jié)能的效果。由于寬變催化劑的串入，操作條件發(fā)生了較大的變化。其中有兩種模式，一是 “ 水流程 ” 模式，二是 “ 汽流程 ” 模式。在化纖和塑料工業(yè)中，則以氨、硝酸和尿酸作為氮源，生產(chǎn)已內(nèi)酰胺，己二胺、人造絲、全脂樹脂和脲醛樹脂等產(chǎn)品 [7]。 應(yīng)用領(lǐng)域 氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位 ， 現(xiàn)在約有 80%的氨用來制造化學(xué)肥料，其余作為生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料。 以天然氣為原料制氨噸氨能耗已經(jīng)接近了理論水平 ,今后難以有較大幅度的降低 ,但以油、煤為原料制氨 ,降低能耗還可以有所作為。目前合成氨總生產(chǎn)能力為 5000 萬噸 /年左右 [3],氮肥工業(yè)已基本滿足了國 內(nèi)需求 ,在與國際接軌后 ,具備與國際合成氨產(chǎn)品競爭的能力 ,今后發(fā)展重點是調(diào)整原料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu) ,進(jìn)一步改善經(jīng)濟(jì)性。一方面入爐的蒸汽比有了較大幅度的降低；另一方面變換氣中的 CO 含量也大幅度降低。因此， CO 變換反應(yīng)既是原料氣制造的繼續(xù)，又是凈化的過程，為后續(xù)脫碳過程創(chuàng)造條件。合成氨需要的兩種組分是 H2和 N2，因此需要除去合成氣中的 CO。據(jù)統(tǒng)計 ，世界每年合成氨產(chǎn)量 已達(dá)到 1 億噸以上，其中約有 80%的氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料， 20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用 。因此， CO 變換既是原料氣的凈化過程，又是原料氣造氣的繼續(xù)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評價： 一、撰寫（設(shè)計）過程 學(xué)生在論文（設(shè)計）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（設(shè)計）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計）質(zhì)量 論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計）水平 論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評閱教師評閱書 評閱教師評價： 一、論文（設(shè)計）質(zhì)量 論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范 ？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計）水平 論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計說明書 ）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論 文 I 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見 教研室（或答辯小組）評價： 一、答辯過程 畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計）質(zhì)量 論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計）水平 論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義