【正文】 液體高熱值 /（ MJ/kg） 臨界壓力 /MPa 液體低熱值 /（ MJ/kg） 臨界體積 /L/kg 標準摩爾焓 臨界密度 /(g/ cm3) 0235 標準摩爾熵 臨界熱導率 /[W/（ m 氨極易溶于水，溶解時放出大量的熱，可產(chǎn)生含 NH315%~30%的氨水，氨水溶液是堿性，易揮發(fā)。人們在大約 100cm/m 氨的環(huán)境中，每天接觸 8H會引起慢性中毒。不同流程的大中小型合成氨廠 1000 多個， 1999 年總產(chǎn)量為 ，位居世界第一。 中華人名共和國建立以來，化工部門貫徹農(nóng)業(yè)服務的方針，把發(fā)展化肥生產(chǎn)放在首位。 由于設計經(jīng)驗的不足，難免有疏漏和不妥之處，敬請老師和同學們批評指正，謝謝！ 1 緒論 中國合成氨是在 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(chǎn)量不超過 50kt（ 1941 年）。 此設計分別對中溫變換工藝過程選擇、論證、變換原理以及相關(guān)的物料、熱量衡算，設備的計算、選型作了比較詳盡的闡述，以實際的工藝生產(chǎn)為指導，以理論計算為依據(jù)，將理論與實際相結(jié)合起來。一 氧化碳的變換是一個可逆的放熱反應，因此，溫升對反應不利，在催化劑活性范圍內(nèi)提高溫度可加快反應速度，在同一氣體組成和汽氣比的條件下選擇適宜的溫度有利于一氧化碳平衡變換率的提高，以達到最佳的反應效果及最合理的催化劑用量。一氧化碳 。本設計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，使之達到操作簡單、平穩(wěn)、省時、節(jié)能的效果。本 設計從變換理論，工藝計算及設備選型等方面進行了闡述，并對該變換工藝進行了物料計算，熱量計算和有關(guān)的設備計算。 ℃ ) ? —— 塔體焊縫隙數(shù) [? ]300 —— 筒體材料在設計溫度 300℃ 下的許用 應力 C1 —— 鋼板厚度負偏差 ,mm C2—— 腐蝕裕量， mm 目 錄 3 前言 ................................................................ 7 1 緒論 .............................................................. 7 氨的性質(zhì)和用途 .............................................. 7 小型氨廠的發(fā)展 .............................................. 8 合成氨生產(chǎn)方法簡介 .......................................... 8 一氧化碳變換在合成氨中的意義 ................................ 8 2 一氧化碳脫除方發(fā)和選擇 ........................................... 11 一氧化碳的脫除方法 .......................................... 11 一氧化碳脫除的方案選擇 ...................................... 11 3 一氧化碳變換方案 ................................................. 12 變換原理 .................................................... 12 變換方案的選擇 .............................................. 13 中變爐的選擇 ............................................... 13 4 變換工藝的計算 ................................................... 15 中變爐的計算 ............................................... 15 飽和熱水塔出口熱水溫度估算 ................................. 24 飽和熱水塔物料和熱量計算 ................................... 24 換熱氣物料和熱量的計算 ..................................... 28 5 設備的計算 ....................................................... 35 變換爐的計算 ............................................... 35 飽和熱水塔的計算 ........................................... 38 主熱交換器的計算 ............................................ 44 中間換熱器的計算 ........................................... 48 水加熱器的計算 ............................................. 50 熱水循環(huán)塔的計算 ........................................... 53 變換冷卻器的計算 ........................................... 56 6 變換爐的結(jié)構(gòu)的計算 ............................................... 60 變換爐設計條件 ............................................. 60 變換爐結(jié)構(gòu)計算 .............................................. 60 7 設備的選型 ....................................................... 66 8 變換反 應的工藝參數(shù)和工藝條件 ..................................... 67 變換反應的工藝參數(shù) .......................................... 67 變換過程的工藝條件 ......................................... 67 9 設計結(jié)果一覽表 ................................................... 70 參考文獻 ........................................................... 71 致謝 ............................................................... 72 4 年產(chǎn) 20萬噸合成氨變換 工段工藝設計 指導老師： 摘要 :用中溫中壓三段變換的方法，半水煤氣首先經(jīng)過飽和熱水塔，在飽和熱水塔內(nèi)氣體與塔頂流下的熱水逆流接觸進行熱量與質(zhì)量傳遞，使半水煤氣體溫增濕，出塔氣體進入氣水分離器分離夾帶的液滴，再進入主熱換熱器、中間換熱器和電爐升溫，使溫度達到 320℃左右進入變換爐一段。s yi —— 混合氣體中 i組分摩爾分數(shù) Mi—— 混合氣體中 i組分的分子量 Sa —— 弓形截面積， m2 hˊ —— 弓形高度， m H —— 檔板間距， m F—— 傳熱面積 ， m2 L—— 列管長度 ， m K—— 總傳熱系數(shù) ， kJ/(m2 h) Tm—— 最適宜溫度， K i—— 水蒸氣在 t℃時的焓， kj/kg Φ —— 飽和度，％ Q—— 熱量， kJ w—— 干氣空間速度 m/s u—— 催化劑自由容積分數(shù) R—— 汽 /氣比 Di—— 塔體內(nèi) 直徑， mm de —— 當量直徑， m H 塔高 ， mm ? —— 管板填充系數(shù) n—— 列管根數(shù) t—— 管子中心距 ? m—— 混合氣體在溫度 t時的黏度， MPa℃） R—— 氣體常數(shù)， (mol h） m—— 質(zhì)量， kg yco 、 yH2O 、 yco2 、 yH2 —— 分別為 CO、 H 2 O、 CO 2和 H 2 摩爾分數(shù) X—— 實際變換率 ，％ ya 、 ya′ —— 分別為原料氣及變換氣中一氧化碳的摩爾分數(shù) Cp—— 氣體的平均比熱容， kJ/(kmol k) Kp —— 平衡常數(shù) Kt—— 反應速率常數(shù)， mol/（ 1 第 1頁 化工設計說明書 設計題目 : 年產(chǎn) 20 萬噸合成氨變換工段工藝設計 系 別： 化學化工學院 專 業(yè)： 班 級： 學 生： 指導老師： 20 年 X 月 X 日 本章符號對照表 2 M—— 相對分子質(zhì)量 ， g/mol t/T—— 溫度， ℃ /K Vm—— 摩爾體積（ 0℃ ,） (L/mol) V—— 半水煤氣體積 ， m 179。 pco 、 pH2O 、 pco2 、 pH2 —— 分別為 CO、 H 2 O、 CO 2 和 H 2 各組分的分壓 H —— 標準摩爾焓（ kJ /mol） ρ /r—— 密度 /(kg/ m3) S—— 標準摩爾熵 /(J/mol g℃ )或 kJ（ kg K) E—— 化學反應活化能， J/mol g—— 重力加速度， m/s2 G—— 氣體 質(zhì)量流速， kg/(m2s ? i—— 混合氣體中 i組分在溫度 t時的黏度， MPah經(jīng)一段反應后的變換氣在段間補充水分后進入變換爐二段，二段反應后變換氣進入中間換熱器，達到一定溫度后進入三段反應 ,最終將半水煤氣中 CO的含量由 %降低至 %左右，使之符合年產(chǎn) 9萬噸中溫變換工藝設計的要求。根據(jù)設計任務和要求，確定了一套中溫變換系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： 半水煤氣 。變換系統(tǒng) 5 前言 本設計為年產(chǎn) 20 萬噸合成氨的一氧化碳中溫變換的初步設計， 采用中溫中壓三段變換，使半水煤氣中的 CO 含量從 %降到 3%左右。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。 通過本次實習的訓練 ，我們從中收獲了很多東西，同學們通過一起合作學習，加強了我們團隊精神的意識和增強了將書本上所學的知識應用到實際中的能力。此外，在上海還有個電解水制氫生產(chǎn)合成氨，硝酸的小車間。經(jīng)過 50 多年的努力，中國已擁有多種原料。 氨的性質(zhì)和用途 氨的分子式 NH3，在標準狀態(tài)下是無色氣體，比空氣輕，具有特殊的刺激性臭味。 物理性質(zhì) 氨的主要物理性質(zhì)。液氨或干燥的氨氣對大部分物質(zhì)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。 k） ] 電導率 / 310 5 化學性質(zhì) 氨在常溫時非常穩(wěn)定，早高溫、電火花或紫外線光的作用下可分解為氮和氫，其分解速度在很大程度上與氣體接觸的表面性質(zhì)有關(guān)。 氨與空氣或氧的混合物在一定范圍內(nèi)能夠發(fā)生爆炸。 氨易于很多物質(zhì)發(fā)生反應，例如 ,在 鉑催化劑作用能與氧反應生成 NO。利用氨與各種無機酸反應制取磷酸氨，硝酸氨，硫酸氨；與 CO2 、水反應生成碳酸氫銨。 氨的用途 氨在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。 初液氨可直接作為肥料外，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，例如尿素，磷酸氨，硝酸氨，硫酸氨，氨水以及含氮混肥和復肥為原料的。從氨可以制取硝酸，進而再制造硝酸銨， 硝化甘油，三硝基甲苯和硝基纖維素等。 氨的其它工業(yè)用途也十分廣泛，例如，作用制冰，空調(diào)，冷藏等系統(tǒng)的制冷劑，在冶金工業(yè)中用來提煉礦石中的銅，鎳等金屬，在醫(yī)藥和生物化學方面用做生產(chǎn)磺胺類藥物，維生素，蛋氨酸和其它氨基酸等等。從 20世紀 60年代看市在全國各地（除西藏外）建設了一大批小型氨廠， 1979 年最多時曾發(fā)展到 1539 座氨 廠。氫氣一般常用含有烴類的各種燃料，即通過用焦炭、無煙煤、天然氣、重油等為原料與水蒸氣作用的方法來制取。 我國是世界上煤炭資源比較豐富的國家之一，煤炭儲量遠大于石油、天然氣儲量。我國生產(chǎn) 合成氨的原料有 2/3是煤