【正文】 另外，感謝我的父母，朋友和其他關(guān)心我的人，是他們的支持和幫助使我順利的度過了大學(xué)四年美好的時(shí)光，在此真誠(chéng)的說一聲：謝謝！！ 最后，向論文的評(píng)閱人和答辯組的全體老師們致以最真誠(chéng)的謝意。在校的這四年時(shí)間里很感謝老師對(duì)我的淳淳教誨，也很感謝校領(lǐng)導(dǎo)給我的機(jī)會(huì)，讓我在學(xué)習(xí)之外，積累了更多的經(jīng)驗(yàn)，給我的校園生活增添了更多色彩。W) 式中 : de=0202ndD ndD??= 22 ?? ??= d0G/181。rhr? (rh’)(Dh’h’2) =? /180 （ ? ） （ ） ?? =2 開口弓形面積減去列管所占面積： S2=Sa=???????? ???????td=???????? ???????2= 2m 平均流通截面積： Sm= 0 9 8 5 0 ??SS = 2m 殼程熱水在壓力 ,溫度 t = 215080? =115℃時(shí)水的物性參數(shù)： CH2O=(㎏ .℃ ) μ = λ = 102W/（ m.℃） 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 34 管間給熱系數(shù)按下式計(jì)算 α 外 =λm/de (d0G/181。 熱容的單位為 kJ/（ kmol.℃ ） 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(jì)算熱容： 表 物質(zhì) a b c d CH4 計(jì)算結(jié)果： 組分 CO H2 CO2 H2O N2 CH4 Cp Cpm=∑ Yi*Cp=（ kmol.℃ ） Q2=**454= 設(shè)備及管道損失?。? 變換氣放出的熱量： Q=Q1Q2Q3= 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 30 第二章 設(shè)備的計(jì)算 1. 低溫變換爐計(jì)算 已知條件：平均操作壓力 . 氣體進(jìn)口溫度 180℃ 氣體出口溫度 220℃ 氣體流量（干） =濕氣流量 = Nm3/h 進(jìn)低變爐催化劑氣體（干）組分 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 合計(jì) 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(jì)算 B302 型低變催化劑的宏觀動(dòng)力學(xué)方程為：r=1822exp 2410035 ?????????? ?? HCOOHco yyyyRT (1 OycoyHyHyco222 ) 根據(jù)低變催化劑的選用原則，故選 B302 型國(guó)產(chǎn)低變催化劑，當(dāng)變換氣中CO（干）為 %時(shí)，計(jì)算得催化劑床層空速為 2120（標(biāo)） /（ m3.． h）． 對(duì)于 B204 因動(dòng)力學(xué)方程式中催化劑按體積計(jì) ,計(jì)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 = 450 m? 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)。 = 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 27 第四節(jié) 主換熱器的物料與熱量的計(jì)算 ： 進(jìn)出設(shè)備的變換氣的量： 進(jìn)出設(shè)備的水的量： Xkoml 物 料的量在設(shè)備中無變化。 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 查《 小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 B302 型催化劑的正反應(yīng)活化能分別為E1=43164kJ/koml CO變化反應(yīng)的逆反應(yīng)活化能 E2 為： E2 E1=r*(△H ) 對(duì)于 CO 變換反應(yīng) r=1，則 E2=(△H ) + E1 △H 為反應(yīng)熱，取其平均溫度下的值，即： （ 181+203） /2=192℃ ， T=465K CO的反應(yīng)式為： CO +H2O=CO2+H2 反 應(yīng)熱是溫度的函數(shù)，不同溫度下的反應(yīng)熱可以用以下公式計(jì)算： △H =*T+ 103* 103T3 得： △H = kcal/kmol= kJ/kmol E2 =+43164= kJ/kmol 6．最適宜溫度曲線 由式 Tm=1212ln1 EEEE RTTee?? 進(jìn)行計(jì)算 最適宜溫度計(jì)算列于下表中： Xp T 402 421 440 457 475 493 t 129 148 167 184 201 220 Xp T 510 t 237 將以上數(shù)據(jù)作圖即得最適宜溫度曲線如下圖： 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 23 01129 148 167 184 201 220 237溫度 （℃）轉(zhuǎn)化率 Xp最適宜溫度曲線 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 24 第三節(jié)．廢熱鍋爐的熱量和物料計(jì)算 1．已知條件： 進(jìn)廢熱鍋爐的轉(zhuǎn)化氣組份： 組份 CO2 CO H2 N2 CH4 O2 H2O 合計(jì) ％ 100 M3(標(biāo) ) 474 koml 進(jìn)廢熱鍋爐的溫度為： 925℃ 出廢熱鍋爐的溫度為： 335℃ 進(jìn)出設(shè)備的水溫： 20℃ 出設(shè)備的水溫： 335℃ 進(jìn)出設(shè)備的轉(zhuǎn)化氣（濕）： 進(jìn)出設(shè)備的水量： X koml 物量在設(shè)備里無物量的變化。 最適宜溫度計(jì)算列于下表中： Xp T 526 t 253 Xp T 671 t 398 Xp T t 將以上數(shù)據(jù)作圖即得最適宜溫度曲線如下圖： 01253 274 291 309 326 352 365 376 387 398 409 420 430 444溫度（℃）轉(zhuǎn)化率 Xp最適宜溫度線7．操作線計(jì)算 有中變催化劑變換率及熱平衡計(jì)算結(jié)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 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 中變爐出口 CO變換率 60% 由此可 作出中變爐催化劑反應(yīng)的操作線如下： 010203040506070330 415溫度 （ ℃）轉(zhuǎn)化率 Xp操作線 8．中間冷淋過程的物料和熱量衡算： 此過程采用水來對(duì)變換氣進(jìn)行降溫。 △ H=（ ∑ ni Hi） 始 － （∑ ni Hi） 末 式中 △ H —— 過程熱效應(yīng)，其值為正數(shù)時(shí)為放熱，為負(fù)數(shù)時(shí)系統(tǒng)為吸熱，kcal；（ ） 。 假設(shè) CO 在一段催化床層的 實(shí)際變換率為 60％。以上設(shè)備的選擇主要是依據(jù)所給定的合成氨系統(tǒng)的生產(chǎn)能力、原料氣中碳氧化物的含量以及變換氣中所要求的 CO濃度 第 一章 變換工段物料及熱量衡算 第一 節(jié) 中溫變換 物料 衡算及熱量衡算 1．確定轉(zhuǎn)化氣組成： 已知條件 中變爐進(jìn)口氣體組成 ： 組分 CO2 CO H2 N2 CH4 O2 合計(jì) % 100 計(jì)算 基準(zhǔn)： 1 噸氨 計(jì)算生產(chǎn) 1 噸氨需要的 變化氣量：（ 1000/17） （ 2 ） = M3(標(biāo) ) 因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中物量可能回有消耗，因此變化氣量取 M3(標(biāo) ) 年產(chǎn) 5 萬噸合成氨生產(chǎn)能力： 日生產(chǎn)量： 50000/330=要求出中變爐的變換氣干組分中 CO％小于 2％ 進(jìn)中變爐的變換氣干組分： 組 分 CO2 CO H2 N2 O2 CH4 合計(jì) 含量，％ 100 M3(標(biāo) ) 474 假設(shè)入中變爐氣體溫度為 335 攝氏度，取出爐與入爐的溫差為 30 攝氏度，則出爐溫度為 365 攝氏度。轉(zhuǎn)化氣從轉(zhuǎn)化爐進(jìn)入廢熱鍋爐，在廢熱鍋爐中變換氣從 920℃降到 330℃，在廢熱鍋爐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。由于過量水蒸汽的存在，保證催化劑中活性組分 Fe3O4 的穩(wěn)定而不被還原，并使析炭及生成甲烷等副反應(yīng)不易發(fā)生。從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的角度來看，溫度升高，反應(yīng)速率常數(shù)增大對(duì)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(dòng)力變小，對(duì)反應(yīng)速率不利，可見溫度對(duì)兩者的影響是相反的。由于干原料氣摩爾數(shù)小于干變換氣的摩爾數(shù)，所以，先壓縮原料氣后再進(jìn)行變換的能耗，比常壓變換再進(jìn)行壓縮的能耗底。但是提高壓力將使析炭和生成甲烷等副反應(yīng)易于進(jìn)行。催化劑的活性溫度越低，在相同條件下， CO 的平衡變換率越高，即變換氣中含 CO 越低，從而可節(jié)省蒸 汽用量。因此，在原料氣使用之前，必須將一氧化 碳清除。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，確定了一套中溫變換系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用低溫活性好的中變催化劑，降低了爐氣中蒸汽比，采用電爐升溫，革新了變換爐系統(tǒng)燃燒爐升溫的方法，使之達(dá)到操作簡(jiǎn)單，平穩(wěn)、省時(shí)、節(jié)能的效果 關(guān)鍵詞 ： 半水煤氣 ； 一氧化碳 ； 變換系統(tǒng) . 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 Yearly Produces 50,000 Ton Synthetic Ammonia Transformation Construction section Technological Design Kong Chao Director:Zhan Yi Min （ Department of Chemisty, Huangshan University, Huangshan, China, 245041） Abstract ： Warm presses three sections of transformations with the methods,The semiwater first passed through the saturated hot water tank,The gas and tower go against the hot water adverse current contact in the saturated hot water tank which flowed off to carry on the quantity of heat and the mass transfer,Causes the semiwater gas body temperature humidification,Leaved the tower gas to enter was mad the water separator separation smuggles bubble,Again entered