年產(chǎn)5萬噸合成氨變換工段工藝初步(doc畢設論文)-wenkub.com
2025-06-22 14:49 本頁面
【正文】 最后，我要感謝我的指導老師張霞，他們對我的畢業(yè)設計進行了多次的修改，我的畢業(yè)設計才得以順利完成。此次畢業(yè)設計不僅重溫了過去所學知識，而且學到了很多新的內容。mSm= = d0G/181。MSm)(Cm 181。熱容的單位為kJ/（kmol.℃）物質COH2H2OCO2N2a30b/103c/105CH4可用公式Cp=a+b+cT2+dT3來計算熱容：物質abcdCH4計算結果：組分COH2CO2H2ON2CH4CpCpm=∑Yi*Cp=（kmol.℃）Q2=**454=設備及管道損失?。鹤儞Q氣放出的熱量：Q=Q1Q2Q3= 第二章 設備的計算1. 低溫變換爐計算 已知條件：.氣體進口溫度 180℃氣體出口溫度 220℃氣體流量（干） =濕氣流量 = Nm3/h進低變爐催化劑氣體（干）組分組 分CO2COH2N2CH4合計含量％100低變爐出口干氣中CO含量： CO%=%入催化劑蒸汽比 R= 催化劑用量計算B302型低變催化劑的宏觀動力學方程為：r=1822exp(1)根據(jù)低變催化劑的選用原則，故選B302型國產(chǎn)低變催化劑，當變換氣中CO（干）%時，計算得催化劑床層空速為2120（標）/（m3.．h）． 對于B204因動力學方程式中催化劑按體積計,計算出的催化劑床層空速是以體積為單位的“空速”.因此,催化劑理論用量：V低=在采用中變串低變的流程中，低變催化劑條件較好，故可以不考慮催化劑備用系數(shù)。= 第四節(jié) 主換熱器的物料與熱量的計算：進出設備的變換氣的量：進出設備的水的量：Xkoml物料的量在設備中無變化。查《小合成氨廠工藝技術與設計手冊》B302型催化劑的正反應活化能分別為E1=43164kJ/komlCO變化反應的逆反應活化能E2為：E2 E1=r*(△H)對于CO變換反應r=1，則E2=(△H) + E1△H為反應熱，取其平均溫度下的值，即：（181+203）/2=192℃，T=465KCO的反應式為： CO +H2O=CO2+H2 反應熱是溫度的函數(shù)，不同溫度下的反應熱可以用以下公式計算：△H=*T+103*103T3得：△H= kcal/kmol= kJ/kmolE2 =+43164= kJ/kmol6．最適宜溫度曲線由式Tm= 進行計算最適宜溫度計算列于下表中：XpT402421440457475493t129148167184201220XpT510t237將以上數(shù)據(jù)作圖即得最適宜溫度曲線如下圖： 第三節(jié)．廢熱鍋爐的熱量和物料計算1．已知條件：進廢熱鍋爐的轉化氣組份：組份CO2COH2N2CH4O2H2O合計％100M3(標)474koml進廢熱鍋爐的溫度為：925℃出廢熱鍋爐的溫度為：335℃進出設備的水溫：20℃出設備的水溫：335℃進出設備的轉化氣（濕）：進出設備的水量：X koml物量在設備里無物量的變化。最適宜溫度計算列于下表中：XpT526t253XpT671t398XpTt將以上數(shù)據(jù)作圖即得最適宜溫度曲線如下圖：7．操作線計算 有中變催化劑變換率及熱平衡計算結果知： 中變爐人口氣體溫度 335℃ 中變爐出口氣體溫度 415℃ 中變爐入口CO變換率 0 中變爐出口CO變換率 60%由此可作出中變爐催化劑反應的操作線如下：8．中間冷淋過程的物料和熱量衡算：此過程采用水來對變換氣進行降溫?！鱄=（∑niHi）始－（∑niHi）末 式中△H ——過程熱效應，其值為正數(shù)時為放熱，為負數(shù)時系統(tǒng)為吸熱，kcal；（）。假設CO在一段催化床層的實際變換率為60％。由于時間有限，設計可能不完善，請各位老師指出。在本設計中，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。本設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，加速變換反應的進行。本設計的原料氣由小型合成氨廠天然氣蒸汽轉化而來，.： 變化反應是可逆放熱反應。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式：H2+O2=H2O+Q 工藝條件：壓力對變換反應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，使其轉化為易于清除的CO2和氨合成所需要的H2。三、參考資料及說明： 《化工工藝設計手冊》（上、下冊）、《氮肥工藝設計手冊》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與設計手冊》、《合成氨工學》、《化工制圖》、《化工原理》、《化學工程》、《化工設計概論》以及關于氮肥的其他相關雜志。 計算部分 包括物料衡算，熱量衡算，有效能利用率計算，主要設備計算。 圖紙 帶控制點的工藝流程圖。 目 錄1. 前言………………………………………………………………………………42. 工藝原理…………………………………………………………………………43. 工藝條件…………………………………………………………………………54. 工藝流程的確定…………………………………………………………………65. 主要設備的選擇說明……………………………………………………………66. 對本設計的綜述…………………………………………………………………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………………………………………………………81．確定轉化氣組成…………………………………………………………………82．水汽比的確定……………………………………………………………………83．中變爐一段催化床層的物料衡算………………………………………………94．中變爐一段催化床層的熱量衡算………………………………………………115．中變爐催化劑平衡曲線…………………………………………………………136. 最佳溫度曲線的計算……………………………………………………………147．操作線計算……………………………………………………………………158．中間冷淋過程的物料和熱量計算……………………………………………169．中變爐二段催化床層的物料衡算 ……………………………………………17……………………………………………18第二節(jié) 低變爐的物料與熱量計算………………………………………………19
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