【正文】 4318 164 276954044 kmolh 同理可計(jì)算出每小時進(jìn)出物料中各組分的量 另外二段爐入口氣組成中 N2 0937078 4318164 3461868 kmol 二段爐入口氣組成中 Ar 00080431816 043982 kmol 二段爐入口氣組成中 O2 021 4318164 906814 kmol 計(jì)算基準(zhǔn)為 100kmol 入爐天然氣時的計(jì)算結(jié)果表 表 210 基準(zhǔn)為 100kmol 入爐天然氣時的計(jì)算結(jié)果 入料 出料 組分 Kmolh Kgh V 干 組分 Kmolh Kgh V 干 H2 6956 13912 H2 8115246 16230492 55696 CH4 100 1600 CH4 043712 699392 030 CO 9555 26754 CO 1807779 50617812 12407 CO2 994 43736 CO2 1098009 48312396 7536 Ar 043982 175928 Ar 043982 175928 0302 N2 3461868 96932304 N2 3461868 96932304 23759 O2 906814 29018062 H2O 8564446 154160028 H2O 7811116 140600088 合計(jì) 368711734kg 合計(jì) 368711734kg 以基準(zhǔn)為 100kmol 入爐天然氣時的計(jì)算結(jié)果表 表 210 以基準(zhǔn)為 100kmol 入爐天然氣時的計(jì)算結(jié)果 入料 出料 組分 Kmolh Kgh V 干 組分 Kmolh Kgh V 干 H2 27695404 553908089 H2 323109574 646219149 55696 CO 38043357 1065213988 CH4 1740399 27846383 030 CO2 39576239 1741354526 CO 71976596 2021354765 12407 CH4 39815130 63704208 CO2 43717371 1923564327 7536 Ar 1751149 70045962 Ar 1751149 70045962 0302 N2 137834724 3859372285 N2 137834724 3859372285 23759 O2 36104917 1155357354 H2O 340994531 6137901556 H2O 311100599 5598010782 ∑干氣 580130174kmolh 合計(jì) 1468030507kgh 合計(jì) 1468030507kgh 由計(jì)算看出進(jìn)出物料質(zhì)量守恒 二熱量衡算 1 計(jì)算條件 1 進(jìn)二段爐的一段轉(zhuǎn)化氣溫度為 810℃出二段爐的轉(zhuǎn)化氣溫度為 996℃ 2 工藝空氣進(jìn)二段爐溫度為 420℃ 3 熱量衡算以統(tǒng)一基準(zhǔn)焓為計(jì)算基準(zhǔn)基準(zhǔn)溫度為 25℃ 2 計(jì)算 1810℃的一段轉(zhuǎn)化氣統(tǒng)一基準(zhǔn)焓查《無機(jī)化工工藝學(xué)合成氨》 陳五平 CH4800℃時 H 7452kcalkmol800850℃時的 Cp 1808 kcalkmol℃ 則 810℃時的 H 74521808 810800 72712 kcalkmol 同理可推算出各組分的焓值 表 211 各組份的焓值 組分 CH4 H2 CO CO2 H2O Ar N2 合計(jì) 流量 kmolh 3981513 276955 3804331 39576295 2938087 032698 372883 69195995 基準(zhǔn)焓 kcalkmol 72712 5548 205726 849722 50732 38998 57812 總焓 Mkcalkmol 289504 153655 78265 3362885 149055 000128 021557 1778231 則 810 ℃ 的 一 段 轉(zhuǎn) 化 氣 帶 入 的 總 焓 為 ∑ Hi 1778231Mkcarkmol 2 工藝空氣和配入水蒸汽帶入焓 空氣流量 3851193267Nm3h 171928271kmolh 空氣組成 O221N278Ar1 配入水蒸汽的量 FH2O 171928271 01 171928271 kmolh 表 212 各組份的數(shù)據(jù) 組分 O2 N2 Ar H2O 合計(jì) 流量 kmolh 36104937 13410405 1719823 17192827 189221098 基準(zhǔn)焓 kcalkmol 29346 27996 19622 544556 總焓 Mkcalkmol 105954 375438 003374 936246 451480 3 二段爐出口統(tǒng)一基準(zhǔn)焓 996℃ 表 213 二段爐出口統(tǒng)一基準(zhǔn)焓 組分 H2 CH4 CO CO2 Ar N2 H2O 合計(jì) 流量 kmolh 32310957 174040 71976956 43717371 175115 13783472 3409945 921124 基準(zhǔn)焓 kcalkmol 65484 379104 1947064 8314908 482408 72726 48815 總焓 Mkcalkmol 211585 006598 1401437 3635059 008448 1002417 166456 18562 4 設(shè)二段爐熱損失為 325 Mkcalh 列熱平衡 H 入 H 出 QL H 入 17782310451480 18233790 Mkcalh H 出 QL 18562026325 18237026 Mkcalh 相對誤差｜ 1823702618233790247。 23135042 2 547607855≈ 54761 查《氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊》 t 966℃時 Kp 53170t 968℃時 Kp 55095 當(dāng) Kp 54761時求其對應(yīng)的平衡溫度 t 54761 5509553170247。 P CH4 247。2 即 NCO247。3165926 73793kmol 總進(jìn)水量 737934318164 01 7811116 kmol 二段爐入口氣 100 kmol 干氣水蒸汽 7811116 kmol 空氣 kmol 列氫平衡方程 695621007811116 NH220003V7811116 NH2O 即 NH20216 V NH2O 8956 2 氧平衡 NCO247。 A A 103851193267247。550216482 16680 查《氮肥工藝設(shè)計(jì) 手冊》 t 796℃時 Kp 16018t 798℃時 Kp 16798 當(dāng) Kp 16680時求其對應(yīng)的平衡溫度 t 16680 160181679816018247。 NCONH2O 098065 5 1 5 聯(lián)立一方程組 解方程組得 Nco2 kmol Nco 3025039 kmol NH2 22022258kmol NH2O 9317110kmol V 31659528 kmol 轉(zhuǎn)化氣中水蒸汽含量 326795 9317110 2336239 kmol NCH4 01V 31659528 kmol 濕氣總量 22022258302503931469352336239316595282991 55021648 kmol 3 平衡溫距的計(jì)算 取一段爐出口壓力 p 34atm 甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù) Kp PCO PH23247。2431990 90789 同理可求出各組分的摩爾組成 表 25 各組分的摩爾組成 組分 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N2 Ar H2 合計(jì) mol 90789 1071 0121 0019 0009 2965 0026 5 100 23 轉(zhuǎn)化 化爐物料衡算 1 計(jì)算條件 1 原料氣體進(jìn)一段爐天然氣與返氫混合氣組成 表 26 原料氣組成 組分 CH4 乙烷 丙烷 丁烷 CO2 N2 Ar H2 合計(jì) mol 90789 1071 0121 0019 0009 2965 0026 5 100 2 水碳比 SC 35設(shè)轉(zhuǎn)化過程不析碳 3 一段爐出口壓力 p 34atm 絕 3445 106pa 即 3412kgcm2 表 出口溫度 810℃轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量 100 4 在出口溫度下 CO 變換反應(yīng)達(dá)到平衡即氣體組成滿足 Kp PCO2 PH2247。224 2624237179 m3h 工藝空氣量 A 2780247。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文：年產(chǎn) 30 萬噸合成氨轉(zhuǎn)化、凈化工段設(shè)計(jì) 前 言 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 30 萬噸合成氨轉(zhuǎn)化凈化工段的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)說明書分兩部分 第一部分是綜述分九章討論了氨的性質(zhì)用途及其在國民經(jīng)濟(jì)中的地位合成氨工業(yè)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢現(xiàn)代大型氨長的生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)方案的論證生產(chǎn)方法的綜述與選擇本設(shè)計(jì)主要工藝參數(shù)的論證與確定生產(chǎn)工藝流程的評述與選擇合成氨生產(chǎn)原理與本設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程的敘述及本設(shè)計(jì)主要設(shè)備一覽表 第二部分是工藝設(shè)計(jì)計(jì)算分別進(jìn)行了消耗定額返氫量的計(jì)算天然氣催化轉(zhuǎn)化的計(jì)算 CO 變換氣體凈化甲烷化過程的物料與熱量衡算換熱器熱負(fù)荷計(jì)算最后進(jìn)行了設(shè)備計(jì)算 加壓兩段填料吸收塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)附有轉(zhuǎn)化凈化工段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 CO2 吸收塔的裝配圖 本設(shè)計(jì)選用 Kellogg 節(jié)能型流程具有能耗低流程簡單的特點(diǎn) 目 錄 第一章綜述 4 11 氨的性質(zhì)用途及其在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 6 12 合成氨工業(yè)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 6 13 現(xiàn)代大型氨廠的生產(chǎn)特點(diǎn) 8 14 設(shè)計(jì)方案的論證 10 選擇 10 脫硫 10 12 碳變換 15 CO2 的脫除 16 OCO2 的脫除 18 15 本設(shè)計(jì)主要工藝參數(shù)的確定與論證 20 20 出口氣甲烷含量 21 力 21 換出口氣中的 CO 含量 22 CO2 殘余含量 22 再生的溫度再生塔的水汽比及溶液組成 23 爐入口溫度 25 16 生產(chǎn)工藝流程的評述與選擇 25 MW 凱洛格公司 26 司 27 學(xué)公司 ICI 27 Hald Topse 公司 28 Uhde 公司 28 17 合成氨生產(chǎn)原理與本設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程的綜述 28 的脫硫 28 汽轉(zhuǎn)化 29 CO 變換 30 中 CO2 的脫除 31 脫除微量的 CO 及 CO2 32 第二章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 34 21 設(shè)計(jì)依據(jù) 34 22 消耗定額返氫量的計(jì)算 34 件 35 量 35 量 35 35 23 轉(zhuǎn)化 38 化爐物料衡算 38 物料熱量衡算 42 24 變換 50 料熱量計(jì)算 50 物料熱量衡算 53 102F 排水量計(jì)算 56 25 CO2 吸收塔原料氣系統(tǒng)物料衡算 58 件 58 計(jì)算 58 26 甲烷化 61 爐的物料衡算 61 爐熱量衡算 62 64 104F 排水量的計(jì)算 65 27 凈化 66 溶液循環(huán)量的計(jì)算 66 1103F 排水量及回流水量的計(jì)算 68 1110C1104C 熱負(fù)荷的計(jì)算 72 再生系統(tǒng)的熱平衡 75 28 換熱器熱負(fù)荷的計(jì)算 84 103C 熱負(fù)荷計(jì)算 84 104C 熱負(fù)荷計(jì)算 85 1107C 的熱負(fù)荷 85 114C 熱負(fù)荷計(jì)算 86 144C 熱負(fù)荷 計(jì)算 87 115C 的熱負(fù)荷計(jì)算 89 1115C 熱負(fù)荷計(jì)算 90 136C 熱負(fù)荷計(jì)算 92 第三章加壓兩段填料吸收塔設(shè)計(jì) 94 31 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 94 32 設(shè)計(jì)條件 94 33 設(shè)計(jì)計(jì)算 96 計(jì) 96 流體接觸方式及噴淋 96 擇 96 徑計(jì)算 97 料高度計(jì)算 102 徑計(jì)算及下塔填料計(jì)算 105 算 110 第 1 章 綜 述 氮 N 是植物生長所必需的重要元素之一空氣的主要成分是氧和氮其中氮占78 體積但是大多數(shù)植物不能直接 吸收這種游離態(tài)的氮只有當(dāng)?shù)c其他元素化合以后才能為植物所利用這種使空氣中游離態(tài)氮轉(zhuǎn)變成化合態(tài)氮的過程稱為氮的固定合成氨是固定氮的主要方法 化肥是農(nóng)作物增產(chǎn)的重要手段對發(fā)展中國家尤其如此而合成氨工業(yè)是化肥生產(chǎn)的主要組成部分對我國農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)起著舉足輕重的作用 11 氨的性質(zhì)用途及其在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 氨為無色有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體 氨的密度 0771kgm3 比重 05971 沸點(diǎn) 3335℃固體氨溶點(diǎn) 777℃臨界溫度1329℃臨界壓力 1123atm 液氨比重 066720℃液氨揮