【正文】 又由于設計進入底部燒嘴的空氣不預熱，故未預熱空氣量為：其中為設計進入底部燒嘴的混合燃燒氣量，因此預熱空氣量為。由消耗定額計算可知：空氣為 天然氣為返氫：所以有：化成以每小時為基準，則所有帶入二段爐的水蒸汽量為由一段爐物料衡算知，入二段爐的總干氣量為（2）設在二段爐中有如下反應：① ② ③ ④ 在以上幾個反應中氫的燃燒要比另外幾個反應速度快1103～1104倍，因此空氣帶入的O2幾乎全部在催化劑床層上部被H2消耗，因而O2完全反應，設、v分別為CO、COH及總干氣在平衡時的摩爾數(shù)（kmol），為反應掉的水蒸氣的摩爾數(shù)（kmol），為平衡水蒸汽量。一段爐的物料衡算列表：以上數(shù)據是以100kmol原料氣進料為基準，結果都化成kmol/h系數(shù)的求?。菏杖胫С鼋M分kmol/hKg/h體積v%組分kmol/hKg/h體積v%CH4CH410C2H6COC3H8CO2C4H10H2C5H12N2CO2ArN2ArH2H2OH2O誤差計算： 一段爐熱量衡算已知混合原料氣入口溫度為510℃，一段爐出口溫度810℃，上升管溫度為850℃，如下圖所示：850℃810℃510℃熱量衡算先以100kmol入爐氣為基準進行計算，而計算結果的基準為每小時（kmol/h）一段爐入爐氣帶入焓（510℃）組分kmolh510℃（kcal/kmol）h510℃，kcalN2H2CH4ArCO2C2H610764C3H8 C4H10C5H12H2O53633合計 一段爐上升管出口各種氣體焓值（850℃）組分kmolh850℃，kcal/kmolh850℃，kcalCH46548CO20251CO284441N26098Ar4099H25840H2O50328合計 一段爐底部的各種氣體焓值（810℃）組分kmolh810℃，kcal/kmolh810℃，kcalCH4COCO2N2ArH23548H2O50732合計 則由上面列表可知：一段爐的熱負荷Q轉化：以上為吸熱反應上升管熱負荷：則一段爐總熱負荷為 二段爐物料衡算計算已知條件有：A、一段爐轉化氣干基組成如下，體積v%組分N2H2CH4ArCOCO2組成10B、（絕），出口溫度為990℃，%（干基）。燃料天然氣從輻射段頂部燒嘴入并燃燒，煙道氣降至250℃用排風機排往大氣。溫度380℃，進入對流段加熱至510℃再送入輻射段頂部分配進入各反應管，離開管底部分轉化氣溫度為810℃，甲烷含量為10%，匯集于集氣管，再沿上升管上升，升溫至850℃送往二段轉化爐。水碳比高可利于防止積碳。因此，為滿足殘余甲烷含量降至CH4≤%的要求，需將轉化過程分兩段進行。轉化過程主要工藝條件有壓力、溫度、水碳比和空速等幾個條件。是吸熱反應故外部供給大量熱后反應可更快進行。二段轉化爐出口氣體直接進入廢熱鍋爐，在以副產蒸汽供驅動離心式壓縮機。出自氧化鋅脫硫槽的原料氣和工藝蒸汽混合進入一段爐，在對流段進一步預熱后送入一段爐輻射段觸媒管中，經鎳觸媒作用，烴類化合物轉化成HCO、CO2。轉化氣經過高低溫變換，改良后脫CO甲烷化，壓縮最后到合成工段。 KPK工藝該工藝包括了Kellogg，Braun公司獨特的技術，就用換熱式轉化爐代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一段轉化爐，采用非鐵的釕系催化劑以及深冷凈化技術制取高純氮氫氣，其投資低，開車快，能設計蒸汽平衡型或蒸汽輸出型。③采用水冷列管式變換爐代替?zhèn)鹘y(tǒng)流程高、低溫變換爐。脫除過量氮也是采用深冷分離法，但冷箱配置不是像布朗流程中在氨合成回路以前、甲烷化工序之后，而是在氨合成回路中。這樣，在二段轉化爐加入過量空氣，以使過量空氣與氨、甲烷作用作用產生大量反應熱，滿足殘余甲烷化反應需要的熱量。所開發(fā)的第一個天然氣蒸汽轉化、熱法制氨工藝流程。265～75Fe2O3主要添加有K2O、Al2O389177。使用這種催化劑時活性很好，但長期使用后，機械強度也會較大幅度下降，所以到20世紀70年代以耐火氧化鋁為主要成分的燒結型載體。由于高溫、高水蒸氣分壓和加壓條件下，催化劑中的SiO2以H4SiO4「或寫成Si(OH)4」的形式轉入氣相：從而使催化劑強度下降。尤其是金屬鎳的熔點為1455℃、烴類蒸汽轉化反應都在它的半熔溫度以上，分散的鎳微晶在這樣高的溫度下很容易活動、互相靠近而熔結。轉化催化劑的高活性是與獲得穩(wěn)定的較小的鎳晶粒及較大的鎳表面積有關。除此之外，還有由原料中帶入的有害雜質。因此，除了對催化劑要求有高活性的基本條件外，還應具備高的強度和抗析炭的性能。為了保證液位，當液位超限時，切斷串級回路，使回路的串級狀態(tài)切換為副回路的自動狀態(tài)；確保液位在安全值內。規(guī)律主要為二點；從造氣到合成塔入口基本為純滯后，各點氫比測量曲線呈簡單相似現(xiàn)象，并含有一定的容量滯后，合成塔塔前塔后氫比信號呈微積分關系。氨合成工段中主要工藝參數(shù)的優(yōu)化控制非常重要，直接影響合成氨的產量和消耗指標。脫碳后煤氣送入下一個工段進行進一步處理。高壓閃蒸汽可全部或部分返回壓縮與原料氣匯合，以回收氮氣和氫氣。減壓閃蒸汽相含濃度較高的CO2，可供用戶使用。氣體中CO2被逆流流下的碳酸丙烯酯所吸收。反應后出中變爐的變換氣進入與入口水煤氣進行熱交換的兩級熱交換器后，再進入低變爐使變換氣中的一氧化碳進一步變換，經過兩次變換的水煤氣成為合格的變換氣后，經熱水塔，冷卻塔之后送入下一工段進行后續(xù)處理。含有的少量硫、氧、氮等元素，硫則以H2S、COS形式在氣體中出現(xiàn)，氧以CO、COH2O存在于氣體中，氮可能生成少量HCN、NH3等。除碳、氫以外還有微量的鈉、鎂、釩、鎳、鐵和硅等。對造氣爐進行吹風排序，也就是要實現(xiàn)吹風時間自尋優(yōu)及動態(tài)跟蹤。D、二上吹階段二上吹的主要作用是將爐底及進風管道中煤氣吹凈并回收，確保生產安全。 以煤為原料制氣造氣一般是以塊煤為原料，采用間歇式固定層常壓氣化法，在高溫和程控機油傳動控制下，交替與空氣和過熱蒸汽反應。二段轉化爐出口氣體溫度約為950～1000℃，殘余甲烷和（H2+CO）/N2比均可達到上述指標。②（H2+CO）/N2（摩爾比）～。（2）內部蓄熱的間歇操作法 此法是用周期性的間斷加熱與蓄熱來提供輕質烴類轉化過程所需要的熱量。它在高溫下與蒸汽作用生成以H2和CO為主要組分的粗原料氣，其反應為 （ΔH0）該反應為強吸熱反應，而且應在高溫條件下發(fā)生，工業(yè)生產中必須提供給熱量才能使其進行?，F(xiàn)將整個生產過程分為造氣、脫硫、壓縮、變換、脫碳、合成、等主要單元（工段）進行合成氨工藝的簡要介紹。詳細的合成氨工業(yè)流程又可分為以下幾步：（1）以無煙煤為原料合成氨常見的工藝過程是：造氣 → 半水煤氣脫硫 → 壓縮機1，2工段 → 變換 → 變換氣脫硫 →壓縮機3段 → 脫硫 →壓縮機4，5工段 → 銅洗 → 壓縮機6段 → 氨合成 → 產品NH3 （2） 采用甲烷化法脫硫除原料氣中CO. CO2 時, 合成氨工藝流程圖如下：造氣 →半水煤氣脫硫 →壓縮機1,2段 →變換 → 變換氣脫硫 → 壓縮機3段 →脫碳 → 精脫硫 →甲烷化 →壓縮機4,5,6段 →氨合成 →產品NH3 合成氨工藝合成氨系統(tǒng)是由一個個相對獨立的單元（工段）組成的。 貯運：商品氨中有一部分是以液態(tài)由制造廠運往外地。隨著石油化工和天然氣化工的發(fā)展，以煤（焦炭）為原料制取氨的方式在世界上已很少采用。 ②重質油制氨。、合成氨工藝 生產方法： 生產合成氨的主要原料有天然氣、石腦油、重質油和煤（或焦炭）等。氨在工業(yè)上主要用來制造炸藥和各種化學纖維及塑料。4NH3。氨能生成各種加成配位化合物，它們和水合物類似，通稱氨合物或氨絡物，例如對應CaCl2常壓，%～28%（空氣）%～82%（氧氣）。液氨或干燥的氨氣對大部分物質沒有腐蝕性，但在有水的條件下，對銅、銀、鋅等金屬有腐蝕作用。人們在大于100cm3/m3氨的環(huán)境中，每天接觸8h會引起慢性中毒。由于大型合成氨裝置的優(yōu)越性，1972年2月中國作出了成套引進化學肥料技術和設備的決定。迄今為止，已建成50多座中型氨廠。 恢復老廠和新建中型氨廠20世紀50年代初，在恢復與擴建老廠的同時，從原蘇聯(lián)引進以煤為原料、年產50kt的三套合成氨裝置。、中國合成氨工業(yè)發(fā)展概況中國合成氨生產是在20世紀30年代開始的，但當時僅在南京、大連兩地建有氨廠，最高年產量不超過50kt（1941年）。近年開發(fā)的低能耗合成氨工藝比較項目20世紀70年代的凱洛格工藝凱洛格公司MEAP工藝英國帝國化學工業(yè)公司AMV工藝布朗公司深冷凈化工藝氨合成壓力/Mpa能耗/[GJ/t]（）①（）（）（）按相同條件的能耗/[GJ/t]（）（）（）（）相對能耗100①指沒有采用燃氣透平時的能耗。有關物質標準熱值和標準可用能數(shù)據物質空氣水二氧化碳氬氣C（石墨）CH4NH3(l)NH3(g)標準熱值/(kJ/kmol)0000393769890955362124383092標準可用能/(kJ/kmol)0000390754810755342434337037狀態(tài)參數(shù)：溫度25℃。由于噸氨生產成本中能源費用占70%以上，因而能耗是衡量合成氨技術水平和經濟效益的重要標志。大型氨廠通常是指日產600t（年產量為20萬t）級，日產1000t（年產量為30萬t）級和日產1500t（年產量為50萬t）級的三種。但系列裝置的日產能力亦不過日產400t氨。為了擴大原料范圍，由開發(fā)了用重油部分氧化法制氫。到20世紀60年代末，國外主要產氨國都已先后停止用焦炭、煤為原料，而以天然氣、重油等為原料，天然氣所占的比重不斷上升。當時為了避免采用昂貴的焦炭，對煤的連續(xù)氣化進行了研究，并開發(fā)成功流化床粉煤氣化工藝。因此合成氨生產的初始原料是焦炭、煤、焦爐氣、天然氣、石腦油、重油（渣油）等，60多年來世界合成氨原料構成變化見下表?？諝夂退教幎加?，而且取之不盡。賽尼斯（MontCenis）法10～151921德國氮氣工程公司（NEC）法301921美國哈伯博施法生產的噸氨能耗為氰化法的一半，在20世紀30年代以后即成為氨的主要方法。由于哈伯和博施的突出貢獻，他們分別獲得1918年度和1931年度諾貝爾化學獎。這種鐵系催化劑比鋨廉價、易得，活性高，而且耐用，至今仍在工業(yè)生產中廣泛應用。當時博施意識到，鋨這種稀有金屬，當時世界上只有幾公斤存貨，也就是BASF公司搞到的那些，因而，必須首先找到另一種有效的催化劑。哈伯得出結論：即使氮氫轉化率很低，如果把生成的氨在高壓下除去，再將該高壓氣體進行循環(huán)，這種方法還是可行的。雖然化學家們在研究合成氨中遇到了挫折，但德國化學家F查得利（Le Chatelier），試驗時在氮氫混合氣中不幸混入了少量空氣，結果反應過程發(fā)生爆炸，還沒有查明爆炸原因，他就草率地放棄這項研究。人們稱氰氨化鈣制得氨的方法為氰化法。 氰化法制氨早在1898年A伯托利（Berthollet）確定氨由氮和氫組成。隨著科學和生產技術的發(fā)展，合成氨工業(yè)在國民經濟各部門中的作用必將日益顯著。制造三硝基甲苯、三硝基苯酚、硝化甘油、硝化纖維等多種炸藥都要消耗大量的氨?；净瘜W工業(yè)中的硝酸、純堿、各種含氮無機鹽，有機化學中的各種含氮中間體。氨是氮肥的主要原料，可生產尿素、硫酸銨、硝酸銨、碳酸氫銨等；氨還可用來生產多種復合化肥，如磷酸氫銨等。氨的用途很廣。年產300kt合成氨轉化工序工藝設計畢業(yè)論文目錄第一章 綜述 合成氨工業(yè)在國民經濟中的重要地位 合成氨工業(yè)發(fā)展簡介 4 氨的發(fā)現(xiàn)和制取 4 合成氨生產技術發(fā)展 中國合成氨工業(yè)發(fā)展概況 10 恢復老廠和新建中型氨廠 10 小型氨廠的發(fā)展 10 大型氨廠的崛起 1氨性質和用途 11 物理性質 11 化學性質 12 氨的用途 1合成氨工藝 13 13 合成氨工藝 1合成氨生產的幾種節(jié)能型工藝 2幾種節(jié)能型工藝簡介 24 凱洛格制氨流程介紹（天然氣加壓蒸汽轉化法） 2設計方案的討論 26 轉化反應的特點 27 天然氣蒸汽轉化的工藝條件 27 天然氣轉化工序流程描述 28第二章 消耗定額計算 30 工藝計算條件 30 消耗定額計算 31第三章 物料及熱量衡算（轉化工序） 33 一段爐物料衡算 33 一段爐熱量衡算 35 二段爐物料衡算 37 二段爐熱量衡算 41 換熱