年產(chǎn)三萬(wàn)噸合成氨廠變換工段工藝設(shè)計(jì)-展示頁(yè)
2025-06-26 01:33本頁(yè)面
【正文】 …………………………………………………………………54. 主要設(shè)備的選擇說(shuō)明 …………………………………………………………55. 工藝流程的說(shuō)明 ………………………………………………………………6第一章 物料與熱量衡算…………………………………………………71．水汽比的確定 …………………………………………………………………72．中變爐CO的實(shí)際變換率的求取………………………………………………83．中變爐催化劑平衡曲線 ………………………………………………………94. 最佳溫度曲線的計(jì)算 …………………………………………………………105．中變爐一段催化床層的物料衡算……………………………………………116．中變一段催化劑操作線的計(jì)算 ………………………………………………177．中間冷淋過(guò)程的物料和熱量衡算……………………………………………178．中變爐二段催化床層的物料與熱量衡算……………………………………199．中變二段催化劑操作線計(jì)算 ………………………………………………23……………………………………………………2411低變催化劑操作線計(jì)算 ………………………………………………………2912低變爐催化劑平衡曲線………………………………………………………29 …………………………………………………………3014廢熱鍋爐的物料和熱量衡算 …………………………………………………31 ………………………………………………………………3416主換熱器的物料與熱量的衡算………………………………………………34……………………………………………36第二章 設(shè)備的計(jì)算……………………………………………………………371. 中變爐的計(jì)算 …………………………………………………………………372. 主換熱器的計(jì)算…………………………………………………………………42設(shè)計(jì)的綜述……………………………………………………………………………6參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………49致謝…………………………………………………………………………………50第一章 物料與熱量衡算已知條件：組 分CO2COH2N2O2CH4合計(jì)含量，％ 100計(jì)算基準(zhǔn)：1噸氨 計(jì)算生產(chǎn)1噸氨需要的變換氣量：（1000/17）（2）= M3(標(biāo))因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程中物料可能會(huì)有損失， M3(標(biāo))年產(chǎn)3萬(wàn)噸合成氨生產(chǎn)能力（一年連續(xù)生產(chǎn)330天）：日生產(chǎn)量：30000/330=要求出中變爐的變換氣干組分中CO％小于2％。 3. 進(jìn)行工段設(shè)備設(shè)計(jì)、選型，制備設(shè)備一覽表。畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一． 設(shè)計(jì)要求：1. 進(jìn)行工段工藝流程設(shè)計(jì)，繪制帶主要控制點(diǎn)的工藝流程圖。 2. 進(jìn)行工段物料計(jì)算、熱量計(jì)算，并繪制物料衡算表、熱量衡算表 。 4. 編寫(xiě)工段工藝初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。進(jìn)中變爐的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2O2CH4合計(jì)含量，％100M3(標(biāo))kmol假設(shè)進(jìn)中變爐的變換氣溫度為330℃，取變化氣出爐與入爐的溫差為35℃，出爐的變換氣溫度為365℃。中變的平均溫距為397℃365℃=32℃根據(jù)《合成氨工藝與節(jié)能 》可知中溫變換的平均溫距為：30℃到50℃，中變的平均溫距合理，故取的H2O/CO可用。查《3000噸合成氨廠工藝和設(shè)備計(jì)算》C6型催化劑的正負(fù)反應(yīng)活化能分別為E1=10000千卡/公斤分子，E2=19000千卡/公斤分子。根據(jù)《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知為簡(jiǎn)化計(jì)算，擬采用統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（或稱生成焓）計(jì)算?！鱄=（∑niHi）始－（∑niHi）末 (52) 式中 : △H ——過(guò)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，單位：kcal；（）。以知條件： 變換氣的流量： 設(shè)冷凝水的流量：X kg 變換氣的溫度：415℃ 冷凝水的進(jìn)口溫度：20℃ 進(jìn)二段催化床層的溫度：353℃ 操作壓力：1750kp冷凝水吸熱Q1：據(jù)冷凝水的進(jìn)口溫度20℃查《化工熱力學(xué)》可知h1 =根據(jù)《化工熱力學(xué)》可知： T/K P/kPa H/(kJ/kg) 600 1600 600 1800 700 1600 700 1800 冷凝水要升溫到353℃，所以設(shè)在353℃, 626K,1750kp時(shí)的焓值為h對(duì)溫度進(jìn)行內(nèi)查法：1600kpa時(shí)(626600 )/()=(700626)/() h= kJ/kg1800kpa時(shí) （626600）/（h ）=(700626)/( ) h= kJ/kg再對(duì)壓力使用內(nèi)查法得在353℃, 626K,1750kp時(shí)的焓值h為：(17501600)/()=(18001750)/()h= kJ/kgQ1= X( )變換氣吸熱Q2：物質(zhì)COCO2H2H2ON2CH4Cp31所以Cpm= ∑Yi*Cp = kJ/（）Q2=(415353)= kJ Q2根據(jù)熱量平衡： Q2= X() X== kmol= M3(標(biāo))水的量為：+= M3(標(biāo)) = kmol所以進(jìn)二段催化床層的變換氣組分：組 分CO2COH2N2CH4H2O合計(jì)含量％100M3(標(biāo))kmol8．中變爐二段催化床層的物料與熱量衡算已知條件：所以進(jìn)中變爐二段催化床層的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2CH4合計(jì)含量％100M3(標(biāo))kmol：（總轉(zhuǎn)化率）所以在CO的變化量為：= M3(標(biāo)) = kmol在中變爐二段催化床層的轉(zhuǎn)化的CO的量為：（）= M3(標(biāo))= kmol出中變爐二段催化床層的CO的量為：= M3(標(biāo)) = kmol 故在二段催化床層反應(yīng)后剩余的CO2的量為：+= (標(biāo)) = kmol故在二段催化床層反應(yīng)后剩余的H2的量為：+= (標(biāo)) = kmol所以在二段催化床層反應(yīng)后的變換氣總量： V總（干）=++++ = M3(標(biāo)) = kmol所以出中變爐二段催化床層的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2CH4合計(jì)含量％100M3(標(biāo))kmol故在二段催化床層反應(yīng)后剩余的H2O的量為：= (標(biāo)) = kmol故出中變爐二段催化床層的變換氣濕組分中CO的含量：CO％= =%同理得：CO2％= =%H2％= =% N2％= =%CH4％= =% H2O％= =%所以出中變爐的濕組分：組 分CO2COH2N2CH4H2O合計(jì)含量％100M3(標(biāo))kmol對(duì)出中變爐一段催化床層的變換氣溫度進(jìn)行估算：根據(jù)：Kp= （H2％CO2％）/（H2O％CO％）計(jì)算得Kp=查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》知當(dāng)Kp==409℃設(shè)平均溫距為44℃，則出中變爐一段催化床層的變換氣溫度為：409℃44℃=365℃．中變爐二段催化床層的熱量衡算：以知條件：進(jìn)中變爐二段催化床層的變換氣溫度為：353 出中變爐二段催化床層的變換氣溫度為：365℃變換氣反應(yīng)放熱Q1:計(jì)算變換氣中各組分的生成焓，原理與計(jì)算一段床層一樣。熱容的單位為kJ/（）物質(zhì)COH2H2OCO2N2a30b/103c/105CH4可用公式：Cp=a+b+CT2+dT3來(lái)計(jì)算熱容:物質(zhì)ab/103c/106d/109CH4
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