【正文】 感謝在整個畢業(yè)設(shè)計期間與我密切合作的同學(xué)和曾經(jīng)在生活上、學(xué)習(xí)上給予過我?guī)椭幕锇閭?。在此，?jǐn)向李老師表示崇高的敬意和衷心的感謝。 設(shè)備一覽表設(shè)備名稱設(shè)備型號備注數(shù)量飽和熱水塔(T1)Ф20001800020填料塔1中溫變換爐(T2)Ф2400200001712CrMo1低溫變換爐(T3)Ф2400180001716MnR1 換熱器(E2）Ф14006000固定管板式1換熱器(E3)Ф12006000固定管板式1換熱器(E4)Ф12006000固定管板式1換熱器(E5)Ф10006000固定管板式1換熱器(E6)Ф10006000固定管板式1泵（P1）DFLH6532離心式1泵（P2）DFLH6520A離心式1泵（P3）DFLH6520A離心式1泵（P4）DFLH6532離心式1符號說明英文字母意義與符號英文字母意義與符號V罐；容積，m3r重度，kg/m3P泵；壓力，PaL觸媒層高度，mT溫度，℃u流速，m/sE活化能，kJ/kmolK傳熱系數(shù)，kW/(m2.℃)dp顆粒直徑,mf摩擦系數(shù)D塔徑，mS傳熱面積，m2H塔高，m管板填充系數(shù)G物料流量，kmol/h黏度，M摩爾質(zhì)量，kg/kmol傳熱系數(shù)，n物質(zhì)的量，kmol有效厚度，mmXp轉(zhuǎn)化率名義厚度，mmCp熱容，kJ/(kmol.℃)ME地震彎矩，Kp平衡常數(shù)Mw風(fēng)彎矩，Hmf摩爾反應(yīng)熱，kJ/kmolp壓力，MPaYa摩爾分率To標(biāo)準(zhǔn)接觸時間，hQ熱量，kJk反應(yīng)速率常數(shù)H焓值，kJ/kgVr觸媒體積，M3參考文獻(xiàn)[1] 梅安華,(上)[M].北京:化學(xué)工藝出版社,.[2] [M].北京:石油化學(xué)工業(yè)出版社,.[3] 薛榮書,[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,.[4] 陳敏恒,叢德滋,(上)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,.[5] 路秀林,[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,.[6] 張紅兵,郭長生,[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,.[7] 朱有庭,曲文海,[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,.[8] [M].北京:高等教育出版社,.[9] 劉榮杰,衛(wèi)志賢,[M].西安:西北大學(xué)出版社,.[10] [J].小氮肥,2006,5:1112.[11] 陳勁松,李曉定,[J].化肥工業(yè),2003,31(1):2631.[12] 劉光啟,馬連湘,(無機(jī)卷)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,.[13] 趙軍,張有忱,[M].:化學(xué)工業(yè)出版社,.[14] 陳勁松,[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,.[15] 魏務(wù)聰, [J].化工設(shè)計通訊,2000,26(1):2628.[16] [J].化肥設(shè)計,2007,45(2):3840.[17] 劉力源,[J].小氮肥,2009,1:1617. 致謝本次畢業(yè)設(shè)計是在李志洲老師的悉心指導(dǎo)下完成的。本設(shè)計選擇了合適的工藝流程；通過計算和繪圖分析出了溫度對轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率的影響變化，確定良好的工藝條件；通過熱量衡算，選擇合適的換熱器，合理的利用和回收了熱量；選擇了合適的催化劑，對設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的設(shè)計。 σ311=177。mm地震彎矩M E 00=108 N以上各計算均滿足強(qiáng)度條件及穩(wěn)定性條件。 有筋板時，計算基礎(chǔ)環(huán)的厚度。 （2）由試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力：（3）水壓試驗(yàn)時，重力引起的軸向應(yīng)力 （4）由彎矩引起的軸向應(yīng)力 （5）最大組合軸向拉應(yīng)力校核許用應(yīng)力： 因?yàn)? 故滿足要求。 （1）強(qiáng)度校核 筒體危險截面22處的最大組合軸向拉應(yīng)力：軸向許用應(yīng)力：因?yàn)?，故滿足強(qiáng)度條件。角，取平臺構(gòu)建的投影面積，則Dei取下使計算值中的較大者。00截面為裙座基底截面，11截面為裙座人孔出截面，22截面為裙座與塔體焊縫處截面。由文獻(xiàn)[5]查得：（2類場地土，近震）。封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭加上壁厚附加量，并圓整，還應(yīng)考慮剛度、穩(wěn)定性及多種載荷等因素，取筒體和裙座的名義厚度均為17mm。高度用10m。實(shí)際流速為：（3）中間冷凝水進(jìn)口直徑：查文獻(xiàn)[8]得：H2O的組分在20℃，1750KPa時的密度為998 kg/m3取氣體流速為3m/s則進(jìn)口管尺寸為Ф28010。Dt——觸媒層直徑,m。G——?dú)怏w重量流速。 Q4=t=則氣體帶入熱量為：2807611+ kJ熱損失Q5。變換氣帶出蒸汽量 塔內(nèi)蒸汽冷凝量 塔頂進(jìn)水量設(shè)飽和熱水塔的排污由飽和塔底排出，%，則排污量為 %==60kg塔頂進(jìn)水量 外界向系統(tǒng)補(bǔ)水 （2）熱量衡算a．進(jìn)熱水塔熱量計算氣體帶入熱Q1進(jìn)氣溫度107℃時，干氣比熱熔Cp=(kmol.℃)，蒸汽焓I=2691kJ/kg變換氣帶入熱 107=蒸汽帶入熱 182691=3987949kJQ1=+3987949=4298600kJ塔頂熱水帶入熱量Q2 Q2=21348=2104699kJ補(bǔ)充水帶入熱Q3設(shè)補(bǔ)充水溫度為61℃，Q3=652=進(jìn)熱水塔總熱量為：b．出熱水塔熱量的計算氣體帶出熱Q4℃變換氣比熱熔Cp=(kmol.℃)，蒸汽焓I=2676kJ/kg出塔干氣帶出熱 =出塔蒸汽帶出熱 182676=1268745kJ Q4=+1268745= kJ排水帶出熱Q5設(shè)出塔熱水的焓為H kJ/kg,則Q5=22000H出熱水塔的熱量為：1873643+22000H kJc．出塔水溫的計算，熱損失Q6為：Q6=6569761=262790kJ由熱平衡得查文獻(xiàn)[1]得熱水塔水溫為： t=℃ 熱水塔熱量平衡表物質(zhì)帶入熱量(kJ)帶出熱量(kJ)熱損失(kJ)變換氣水蒸氣39879491268745水總計262790（1）已知條件： 主換熱器物料已知條件變換氣進(jìn)口溫度（℃）380半水煤氣出口溫度（℃）變換氣量(kmol)蒸汽量(kmol)（2）進(jìn)設(shè)備半水煤氣溫度計算：出飽和塔氣體補(bǔ)充過熱蒸汽后物料量與與變換爐一段氣體組成相同。 各組分的生成焓組分H2H2OCOCO2Hm,f(kJ/kmol)4559236680106063387434氣體吸熱Q2：計算變換氣中各組分的熱熔，原理與計算一段床層一樣，計算結(jié)果見下表： 各組分的熱容組分COH2CO2H2ON2CH4Cp所以得：故熱損失： 低變換爐物料量平衡表組分進(jìn)低溫變換爐的物料量/m3出低溫變換爐的物料量/m3CO2COH2N2CH4H2O合計 低變換爐熱量平衡表反應(yīng)放熱/kJ氣體吸熱/kJ熱量損失/kJ低變爐入口氣體溫度 181℃低變爐出口氣體溫度 203℃低變爐入口CO變換率 82%低變爐出口CO變換率 %低變催化劑操作線見下圖。最適宜溫度計算結(jié)果列于下表中： 中變催化劑不同轉(zhuǎn)化率下的適宜溫度XpT，K417468493511542561585t，℃144195220238269288312催化劑最適宜溫度曲線見下圖： 催化劑最適宜溫度曲線已知條件：進(jìn)中變爐一段催化床層的變換氣的溫度為330℃ 進(jìn)中變爐一段催化床層的變換氣濕組分含量見表23：（1）出中變爐一段催化床層的氣體組成假設(shè)CO在一段催化床層的實(shí)際變換率為60％假使O2 與H2 完全反應(yīng)，O2 完全反應(yīng)掉故在一段催化床層反應(yīng)掉的CO的量為：出一段催化床層的CO的量為：在一段催化床層反應(yīng)后剩余的H2的量為：在一段催化床層反應(yīng)后剩余的CO2的量為： 出中變爐一段催化床層的變換氣干組分的體積：故出中變爐一段催化床層的變換氣干組分中CO的含量：同理得：所以出中變爐一段催化床層的變換氣干組分： 出中變爐一段變換氣干組成含量組 分CO2COH2N2CH4合計含量％100Nm3kmol剩余的H2O的量為：+2=1958N m3=故出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的體積：所以出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的含量見下表： 進(jìn)中變爐一段變換氣濕組成含量組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量％100Nm31958koml（2）出中變爐一段催化床層的變換氣的溫度根據(jù)：計算得Kp=4查文獻(xiàn)[1]知當(dāng)Kp=4時t=445℃。故，因此進(jìn)中變爐的變換氣濕組分見下表： 進(jìn)中變爐變換氣濕組成組 分CO2COH2N2O2CH4H2O合計含量％100Nm380124035963kmol假定濕轉(zhuǎn)化氣為100mol，%，要求變換氣中CO含量為2％，根據(jù)變換反應(yīng)： ，可得CO的實(shí)際變換率公式為： 式中Ya、Ya′分別為原料及變換氣中CO的摩爾分率（濕基）所以： 則反應(yīng)掉的CO的量為： 則反應(yīng)后的各組分的量分別為： 計算中變爐出口的平衡常數(shù)得：查文獻(xiàn)[1]可知Kp=10時溫度為405℃，中溫變換的平均溫距為：30℃到50℃中變的平均溫距為405℃－365℃＝40℃所以中變的平均溫距合理，故取的H2O/CO可用。生產(chǎn)車間實(shí)行三班制，每班八小時，機(jī)械設(shè)備大修每二年一次，機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)每一年一次。倉庫區(qū)：應(yīng)靠近主干道以便于運(yùn)輸。還應(yīng)有備件庫、機(jī)修車間、消防車間等輔助車間。全廠總平面設(shè)計的基本原則為：（1）建筑物之間相互配置應(yīng)符合生產(chǎn)程序的要求，并能保證合理生產(chǎn)作業(yè)線；（2）原材料、半成品、成品的生產(chǎn)作業(yè)線應(yīng)銜接協(xié)調(diào)，流程疏通，避免交叉和往返；（3）廠內(nèi)一切運(yùn)輸系統(tǒng)布置應(yīng)適合貨物運(yùn)轉(zhuǎn)的特征，盡可能使貨運(yùn)路線和人員路線不交叉；（4）適當(dāng)劃分廠區(qū)，建筑物之間的距離盡量縮小，但必須符合防火和衛(wèi)生技術(shù)條件的要求；（5）在保證安全生產(chǎn)的前提下力求縮小廠房戰(zhàn)地面積，廠房布置盡量緊湊，根據(jù)生產(chǎn)的特點(diǎn)和設(shè)計擬建的工廠為中小型企業(yè)的情況，將工廠劃分為幾個區(qū)域，并按照區(qū)域進(jìn)行布置，以保證各區(qū)域之間位置的協(xié)調(diào)配合，并符合衛(wèi)生防疫和環(huán)境美化。中變爐選用C6型催化劑，計算得中變催化劑實(shí)際用量30m3。本設(shè)計參考陜西漢中市城固化工廠的生產(chǎn)工藝，選用中串低工藝。其次，根據(jù)原料氣的溫度和濕含量情況，則考慮適當(dāng)預(yù)熱和增濕，合理利用余熱。但是，水蒸氣用量是變換過程中最主要消耗指標(biāo)，盡量減少其用量對過程的經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義，蒸汽比例如果過高，將造成催化劑床層阻力增加；CO停留時間縮短，余熱回收設(shè)備附和加重等，所以，中（高）變換時適宜的水蒸氣比例一般為：H2O/CO=3～5，經(jīng)反應(yīng)后，中變氣中H2O/CO可達(dá)15以上，不必再添加蒸汽即可滿足低溫變換的要求。(3)汽氣比水蒸汽比例一般指H2O/CO比值或水蒸汽/干原料氣。(2)溫度：變化反應(yīng)是可逆放熱反應(yīng)。從能量消耗上看，加壓也是有利。變換過程中還包括下列反應(yīng)式： (1)壓力：壓力對變換反應(yīng)的平衡幾乎沒有影響。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(diǎn)，實(shí)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，尼龍6單體、己二胺、人造絲、全脂樹脂和脲醛樹脂等產(chǎn)品?，F(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。在合成氨裝置大型化的技術(shù)開發(fā)過程中,其焦點(diǎn)主要集中在關(guān)鍵性的工序和設(shè)備,即合成氣制備、合成氣凈化、氨合成技術(shù)、合成氣壓縮機(jī)；在低能耗合成氨裝置的技術(shù)開發(fā)過程中,其主要工藝技術(shù)將會進(jìn)一步發(fā)展；實(shí)施與環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)是未來合成氨裝置的必然和惟一的選擇。根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析,估計未來合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會出現(xiàn)原則性的改變,其技術(shù)發(fā)展將會繼續(xù)緊密圍繞“降低生產(chǎn)成本、提高運(yùn)行周期,改善經(jīng)濟(jì)性”的基本目標(biāo),進(jìn)一步集中在 “大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長周期運(yùn)行”等方面進(jìn)行技術(shù)的研究開發(fā)。由于中變后串