【正文】 共排 13 層（553 根） 每個弓形內(nèi)布 23 孔，扣除拉桿 6 孔得：n=553+6236=685 根 傳熱系數(shù)計算 管內(nèi)給熱系數(shù)計算： 31 管內(nèi)給熱系數(shù)按下式計算：α內(nèi)= 430 + 280 = 355 ℃ 管內(nèi)氣體平均溫度 2 Cm=(㎏.K) λ d 按溫度 355℃及壓力 壓力確定物性參數(shù)為： μm= λm=() 所以：Re= Pr= 4 = 10 ? 2 685 2 10 ?2 = α內(nèi) = =(.℃)= =（） 管間給熱系數(shù)計算： 管間裝方形擋板 r=,方形板開口高度取直徑的 40%，即 h′=, 板間距取 ,此時流體橫過管束的流道截面積： 25 ? S1=Hd(1d0/t)= ?1 ? ? = ? 30 ? 擋板開口方向截面積：Sa= π /180r2COS1( = π /180（ ? ）（） r ? h39。 熱容的單位為 kJ/（kmol.℃） 表 物質(zhì) a b/103 c/105 CO H2 H2O CO2 2 N2 30 CH4 可用公式 Cp=a+b+cT2+dT3 來計算熱容： 表 物質(zhì) CH4 計算結(jié)果： 組分 Cp CO H2 CO2 H 2O N2 CH4 a b c d Cpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃） Q3=*523*= 水的帶出熱 Q4: 水在 90℃時 Cp= kJ/（kmol.℃） Q4=X**(90+273)=*X 熱損失 Q5:取 根據(jù)熱量平衡： *（Q1+Q2）=Q3+Q4 X= 27 第五節(jié) ： 入設(shè)備的變換氣溫度：250℃ 出設(shè)備的變換氣溫度：181℃ 調(diào)溫水加熱器的物料與熱量計算 進設(shè)備的濕變換氣的量： 變換氣帶入的熱量：Q1= 變換氣帶出的熱 Q2： 變換氣在 181℃時 T=454K 時根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公 式：Cp=a+b+CT2 來計算熱容。 熱容的單位為 kJ/（kmol.℃） 表 物質(zhì) a b/103 c/105 計算結(jié)果： 組分 Cp CO H2 CO2 H 2O N2 CH4 CO H2 H2O CO2 N2 30 Cpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃） Q3=**（330+273）= 水的帶出熱 Q4: 水在 335℃，T=603K 時的熱容為：Cp= kJ/（kmol.℃） Q4=X**（330+273）= 熱損失 Q5: Q5=*(Q1+ Q2) 熱量平衡： 24 *(Q1+ Q2)= Q3+ Q4 （ +）=+ X= ： 要使 H2O/CO= 還要加入的水量為： （）247。 熱容的單位為 kJ/（kmol.℃） 表 物質(zhì) a b/103 c/105 CO H2 H2O CO2 N2 30 CH4 可用公式 Cp=a+b+cT2+dT3 來計算熱容： 19 表 物質(zhì) CH4 計算結(jié)果： 組分 Cp CO H2 CO2 H 2O N2 CH4 a b c d Cpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃） Q2=**（203181）= 熱損失 Q3=Q1Q2== kJ 4．低變爐催化劑平衡曲線 根據(jù)公式 XP= V=KPABCD q= U 2 ? 4WV U=KP（A+B）+（C+D） W=KP1 U ?q 100％ 2 AW 其中 A、B、C、D 分別代表 CO、COCO2 及 H2 的起始濃度 t T Xp t T Xp 160 433 280 553 180 453 200 473 220 493 240 513 260 533 低變爐催化劑平衡曲線如下： 1 轉(zhuǎn)化率 Xp 0 160 180 200 220 240 溫度 （℃） 260 280 低變爐平衡曲線 20 由于低變爐選用 B302 型催化劑。 RTe E2 1+ ln E 2 ? E1 E1 查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》C6 型催化劑的正負反應(yīng)活化能分別為 E1=10000 千卡/公斤分子，E2=19000 千卡/公斤分子。以 P=1atm，t=25℃ 為基準的氣體的統(tǒng)一基準焓計算式為： HT=△H 298=Cpdt 式 中 HT — — 氣 體 在 0 （11） （12） ∫ T 在 TK 的 統(tǒng) 一 基 準 焓 ， 298 kcal/kmol()； △H0298 — — 該 氣 體 在 25℃ 下 的 標 準 生 成 熱 ， kcal/kmol()； T——絕對溫度，K； Cp — — 氣 體 的 等 壓 比 熱 容 ， kcal/ （ kmol.℃ ） [（kmol.℃）] 氣體等壓比熱容與溫度的關(guān)系有以下經(jīng)驗式： Cp=A0+A1T+A2T2+A3T3+…… 式中 A0、AAA3……氣體的特性常數(shù) 將式代入式積分可得統(tǒng)一基準焓的計算通式： Ht=a0+a1T+a2T2+a3T3+a4T4 式中常數(shù) a0、aaaa4 與氣體特性常數(shù)及標準生成熱的關(guān)系為： a1=A0, a2=A1/2, a3=A3/4, a4=A3/4 a0=△H0298－－a2－a3－a4 采用氣體的統(tǒng)一基準焓進行熱量平衡計算，不必考慮系統(tǒng)中反應(yīng)如何進行， 步驟有多少，只要計算出過程始態(tài)和末態(tài)焓差，即得出該過程的總熱效果。 中變的平均溫距為 397℃365℃=32℃ 中變的平均溫距合理，故取的 H2O/CO 可用。由于時間有限，設(shè)計可能不完善，請各位老師指出。 在本設(shè)計中，根據(jù)已知的天然氣組成，操作條件，采用了中變串低變的工藝 流程路線。低 變爐選用 C6 型催化劑，計算得低變催化劑實際用量 。本設(shè)計參 考四川省自貢市鴻鶴化工廠的生產(chǎn)工藝，選用中串低工藝。增加水蒸汽用量，提高了 CO 的平衡變 換率，從而有利于降低 CO 殘余含量，加速變換反應(yīng)的進行。 本設(shè)計的原料氣由小型合 成氨廠天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化而來，故壓力可取 . ： 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： H2+O2=H2O+Q 3 工藝條件 ： 壓力對變換反應(yīng)的平衡幾乎沒有影響。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。在合成氨工 藝流程中起著非常重要的作用。粗原料氣中常含有大量的 C，由于 CO 是合 成氨催化劑的毒物，所以必須進行凈化處理，通常，先經(jīng)過 CO 變換反應(yīng)，使其 轉(zhuǎn)化為易于清除的 CO2 和氨合成所需要的 H2。 三、參考資料及說明： 《化工工藝設(shè)計手冊》 （上、下冊）《氮肥工藝設(shè)計手冊》理化數(shù)據(jù)、 、 《化 肥企業(yè)產(chǎn)品能平衡》《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》《合成氨工學(xué)》 、 、 、 《化工制圖》《化工原理》《化學(xué)工程》《化工設(shè)計概論》以及關(guān)于氮肥 、 、 、 的其他相關(guān)雜志。 計算部分 計算?？释麗坌?，如同星光渴望彼此輝映；渴望愛心，如同世紀之歌渴望永遠被唱下去。 本文由guowei07198513貢獻 doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。 圖紙 帶控制點的工藝流程圖。 1 目 1. 錄 前言………………………………………………………………………………4 2. 工藝原理…………………………………………………………………………4 3. 4. 5. 6. 工藝條件…………………………………………………………………………5 工藝流程的確定…………………………………………………………………6 主要設(shè)備的選擇說明……………………………………………………………6 對本設(shè)計的綜述…………………………………………………………………6 第一章 變換工段物料及熱量衡算……………………………………………8 第一節(jié) 中變物料及熱量衡算………………………………………………………8 1．確定轉(zhuǎn)化氣組成…………………………………………………………………8 2．水汽比的確定……………………………………………………………………8 3．中變爐一段催化床層的物料衡算…