【正文】 balance, the calculation of the amount of catalyst, in the variable furnace process of calculation and selection of equipment, heat exchanger of the material balance and heat balance as well as equipment selection type and so on. Taking all factors and workshop equipment to carry out a reasonable arrangement of the design. In the end, the20 000word statement and map production process, shopping facade and the main equipment layout drawing assembly were pleted.Key words: Heavy oil。本設(shè)計主要包括工藝路線的確定、中溫變換爐的物料衡算和熱量衡算、觸媒用量的計算、中溫變換爐工藝計算和設(shè)備選型、換熱器的物料衡算和熱量衡算以及設(shè)備選型等。用重油制造的原料氣中，含有一部分一氧化碳，這些一氧化碳不能直接做為合成氨的原料，而且對合成氨的催化劑有毒害作用，必須在催化劑的催化作用下通過變換反應(yīng)加以除去。摘 要本文是關(guān)于重油為原料年產(chǎn)8萬噸氨一氧化碳變換工段初步設(shè)計。在合成氨的生產(chǎn)中，一氧化碳變換反應(yīng)是非常重要的反應(yīng)。一氧化碳變換反應(yīng)既是原料氣的凈化過程，又是原料氣的制造過程。并且綜合各方面因素對車間設(shè)備布置進行了合理的設(shè)計，最終完成了20 000字的設(shè)計說明書及生產(chǎn)工藝流程圖、車間平立面布置圖及主體設(shè)備裝配圖的繪制。 Transformation of carbon monoxide。 Flow chart用重油制造的原料氣中，含有一部分的一氧化碳，這些一氧化碳不僅不能直接做為合成氨的原料，而且對氨合成中的催化劑有毒害作用，因此必須在催化劑的作用下通過變換反應(yīng)加以除去。所以通過一氧化碳變換反應(yīng)既能把一氧化碳轉(zhuǎn)化為易在下游除去的二氧化碳同時又生產(chǎn)有效組分氫氣或生產(chǎn)具有較高H2/CO2比的合成氣。一氧化碳加壓變換，可以提高生產(chǎn)能力，降低能源消耗，節(jié)約觸媒，提高經(jīng)濟效益[1]。常用的有采用中溫變換串聯(lián)低溫變換工藝，使用新型高活性的低溫催化劑，常壓變換變?yōu)榧訅鹤儞Q等。隨著新型耐硫催化劑的開發(fā)成功，八十年代中期開發(fā)了中變串低變工藝；為了利用低變的低溫高活性，九十年代初期開發(fā)了全低變工藝；為了克服全低變工藝不能長期穩(wěn)定運行的缺點，九十年代中期又開發(fā)了中低低工藝。國外大部分使用寬溫區(qū)的催化劑，變換催化劑從傳統(tǒng)類型FeCr系變換為CoMo系。 設(shè)計依據(jù)本次設(shè)計是按照學(xué)校下發(fā)的《齊齊哈爾大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)工作手冊》和齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)下達的《化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)文件編》。 廠址的選擇 廠址選擇廠址選擇是工業(yè)基本建設(shè)中的一個重要環(huán)節(jié)，是一項政策性，技術(shù)性很強，牽涉面很廣，影響面很深的工作。化工廠的選擇應(yīng)根據(jù)城市規(guī)劃和工業(yè)區(qū)的要求，按經(jīng)批準的設(shè)計計劃任務(wù)書指定的地理位置選擇廠址。從全局出發(fā)，正確處理工業(yè)與農(nóng)業(yè)、城市與鄉(xiāng)村、遠期與近期以及協(xié)作配套等各種關(guān)系，并因地制宜、節(jié)約用地、不占或少占耕地及林地。廠址的安全可靠要涉及工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣、廠區(qū)范圍能否適應(yīng)平面布置和安全距離的要求、自然災(zāi)害的威脅程度及抗衡的可能性、能否避免由于鄰近企業(yè)發(fā)生事故時而引起此生災(zāi)害、能否便于治理三廢以及同外部的聯(lián)系與協(xié)調(diào)等因素。和人口密集之處；重要項目應(yīng)遠離機場，避開國際航線，且不宜選在水庫、水力樞紐、大橋、大工廠等明顯目標附近；廠區(qū)和居住區(qū)應(yīng)保持一定的間隔距離，設(shè)置必要的衛(wèi)生防護地帶；要滿足當?shù)睾娇照?，通訊發(fā)射臺等對間隔距離和技術(shù)上的要求。齊齊哈爾鐵路比較發(fā)達，又靠近大慶油田，故生產(chǎn)用的原料重油可以方便快捷的得到。水也是合成氨的重要原料，齊齊哈爾靠近嫩江，水源豐富[3]。 生產(chǎn)制度本工廠實行倒班制度，初步擬定為五班三倒。注意防火、防爆、防泄漏等一系列危險情況的發(fā)生。 原料與產(chǎn)品規(guī)格 原料規(guī)格原料由上一工段重油氧化所制得，氮氣來自空氣，其余氣體均為在氧化過程中所產(chǎn)生。表11 原料氣組分組分CO2COH2N2CH4O2合計%100 產(chǎn)品規(guī)格經(jīng)過變換反應(yīng)后，氣體中CO含量應(yīng)低于3%。H2O[K]+H2O [K]O+CO [K]+CO2從反應(yīng)式看出，催化劑本身不發(fā)生氧化還原作用，而只是提供吸附反應(yīng)物和活性吸附中心[4]。本設(shè)計參考齊齊哈爾市黑龍江化工集團的生產(chǎn)工藝，選用多段中溫變換工藝[5]。采用低溫高活性中變催化劑B113型，降低了工藝上對過量蒸汽的要求。反應(yīng)結(jié)束，經(jīng)過第一、第二交換器使氣體達到工藝要求，進入下一工段。系統(tǒng)中的熱水在飽和塔、熱水塔以及水加熱器中循環(huán)，定期排污，保持循環(huán)水的質(zhì)量和水的平衡。表22 原料氣組分組分CO2COH2N2CH4O2合計%100Nm3/h1 3 Kmol/h.591 變換氣量及變換率計算設(shè)氫與氧在變換爐一段催化劑作用下完全燃燒生成水，由O2+2H2→2H2O可知，實際參加CO變換反應(yīng)的半水煤氣量為：3 =3 =3 則干變換氣量為：V變=V+VX (21)V—參加反應(yīng)的班水煤氣體積 ，Nm3/hYCO—參加反應(yīng)的半水煤氣中CO含量，%CO變換率為： (22)其中：YCO = X=則：V變=3 (1+%%)=4 CO變換總量為：3 %%= Nm3/h=變換氣中CO的量為：3 %= Nm3/h= kmol/h 總蒸汽量計算中溫變換爐出口變換氣溫度為38℃，平衡溫距去24℃，則t=404℃CO變換反應(yīng)式為：CO+H2O=CO2+H2 設(shè)起始濃度為： a b c d則a= ，b=，d=CO反應(yīng)量為：CO=%= Nm3/h(每100Nm3干半水煤氣)[7]查表，得404時，Kp==將a，c，d的值代入上式，得b=，即汽/氣=，O2為半水煤氣中氧的濃度，(包括噴的冷凝水量)為：%=[8] 中變爐物料衡算(1) 一段物料衡算入爐蒸汽比計算%，且O2在一段催化劑與氫氣完全燃燒生成水，則CO反應(yīng)量為：CO反應(yīng)=%=(每100Nm3干半水煤氣) CO總反應(yīng)量=3 %=氣體出一段催化劑層溫度為450℃,平衡溫距取18℃，出口氣平衡溫度為428℃。表23 入爐濕氣組分組分CO2COH2N2CH4O2H2O合計%100Nm3/h1 1 4 Kmol/h此時，a=，b=，c=，d=，O2=變換率計算設(shè)450℃CO變換為Xp，查表得450℃時，Kp=： (24)將入爐氣有關(guān)組分代入上式得，Xp=%實際變換率為平衡變換率的百分數(shù)：100%=%則，出一段催化劑層干氣體量為：3 +3=3 其中，剩余 CO=( 73)= CO2=+ 73= H2=1 + 73=1 出一段干氣如表24。表25 出一段催化劑層濕氣組分組分CO2COH2N2CH4H2O合計%100Nm3/hkmol/h(2) 二段物料衡算 二段入爐蒸汽比計算表26 二段入爐干氣組成組分CO2COH2N2CH4合計%100Nm3/h1 3 kmol/h設(shè)CO在二段催化劑層轉(zhuǎn)化為50%，則二段催化劑層中CO反應(yīng)量為：CO反應(yīng)量==(每100Nm3干半水煤氣) CO總反應(yīng)量=3 45=氣體出二段催化劑層溫度為400℃，平衡溫距取18℃，出口氣平衡溫度為418℃，查表得418℃時的Kp=此時： (25)a=，c=，d=Kp=解得，b=，即入二段催化劑層汽/氣=二段入爐蒸汽量為：3 92=1 表27 二段入爐濕氣組分組分CO2COH2N2CH4H2O合計%100Nm3/h1 1 5 kmol/h平衡變換率計算以及出二段催化劑層氣體的計算設(shè)400℃時，CO平衡變換率為Xp，400℃時，Kp= (26)a=，b=，c=，d=將a，b，c，d代入(16)=解得Xp=%實際變換率為平衡變換率的百分數(shù)：出二段催化劑層干氣體量為：3 +=其中：CO2=+=1 CO=()= H2=1 +=2 出二段催化劑層干氣組分如表28。表29 出二段催化劑層濕氣組分組分CO2COH2N2CH4H2O合計%100Nm3/h1