【正文】 5 第一章 第一節(jié) 第一節(jié) 1．確定轉(zhuǎn)化氣組成： 變換工段物料及熱量衡算 中溫變換物料衡算及熱量衡算 中溫變換物料衡算及熱量衡算 物料 已知條件中變爐進(jìn)口氣體組成： 組分 % CO2 CO H2 N2 CH4 O2 合計 100 計算基準(zhǔn)：1 噸氨 計算生產(chǎn) 1 噸氨需要的變化氣量： 1000/17） （ （2） = M3(標(biāo)) 因為在生產(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=％小于 2％ 進(jìn)中變爐的變換氣干組分： 組 分 含量，％ M3(標(biāo)) 合 CO2 474 6 68 9 CO H2 2750. N2 1113. 3 O2 CH4 計 100 493 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。 由于天然氣變換工段工序是成熟工藝，參考文獻(xiàn)資料較多，在本設(shè)計中， 主要參考了《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》和《合成氨工藝學(xué)》這兩本 書。首先對中，低變進(jìn)行了物料和熱量衡算，在計算的基礎(chǔ)上，根據(jù) 計算結(jié)果對主要設(shè)備選型，最終完成了本設(shè)計的宗旨。 因此，必須控制一定的工藝條件，使轉(zhuǎn)化氣的組成，滿足的工藝生產(chǎn)的要 求。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。 主要設(shè)備的選擇說明 中低變串聯(lián)流程中，主要設(shè)備有中變爐、低變爐、廢熱鍋爐、換熱器等。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。 工藝流程確定 目前的變化工藝有：中溫變換，中串低，全低及中低低 4 種工藝。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。 1． 汽氣比： 水蒸汽比例一般指 H2O/CO 比值或水蒸汽/ 工業(yè)變換反應(yīng)中最主要的調(diào)節(jié)手段。從反應(yīng)動力學(xué)的角度來看，溫度升高，反應(yīng)速率常 數(shù)增大對反應(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)推動力變小，對反應(yīng)速率不利，可見溫度對兩者的影響是相反的。 一般小型氨廠 操作壓力為 ,中型氨廠為 ~。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。但從動力學(xué)角度，加 壓可提高反應(yīng)速率。 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。 一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)是一個可逆的放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱是溫度的函數(shù)。由于中變后串了寬變催化劑，使操作系統(tǒng)的操作彈性 大大增加，使變換系統(tǒng)便于操作，也大幅度降低了能耗。在中變串低變流程中，由于寬變催化劑的串入，操作條件發(fā) 生了較大的變化。 目前，變換工段主要采用中變串低變的工藝流程，這是從 80 年代中期發(fā)展 起來的。 變換工段是指 CO 與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的過程。因此，CO 變換既是原料氣的凈化過 程，又是原料氣造氣的繼續(xù)。合成氨的生產(chǎn)主要分為：原 料氣的制取；原料氣的凈化與合成。 1 目 1. 錄 前言………………………………………………………………………………4 2. 工藝原理…………………………………………………………………………4 3. 4. 5. 6. 工藝條件…………………………………………………………………………5 工藝流程的確定…………………………………………………………………6 主要設(shè)備的選擇說明……………………………………………………………6 對本設(shè)計的綜述…………………………………………………………………6 第一章 變換工段物料及熱量衡算……………………………………………8 第一節(jié) 中變物料及熱量衡算………………………………………………………8 1．確定轉(zhuǎn)化氣組成…………………………………………………………………8 2．水汽比的確定……………………………………………………………………8 3．中變爐一段催化床層的物料衡算………………………………………………9 4．中變爐一段催化床層的熱量衡算………………………………………………11 5．中變爐催化劑平衡曲線…………………………………………………………13 6. 最佳溫度曲線的計算……………………………………………………………14 7．操作線計算……………………………………………………………………15 8．中間冷淋過程的物料和熱量計算……………………………………………16 9．中變爐二段催化床層的物料衡算 ……………………………………………17 ……………………………………………18 第二節(jié) 低變爐的物料與熱量計算………………………………………………19 第三節(jié) 廢熱鍋爐的熱量和物料計算……………………………………………24 第四節(jié) 主換熱器的物料與熱量的計算…………………………………………26 第五節(jié) 調(diào)溫水加熱器的物料與熱量計算……………………………………28 第二章 設(shè)備的計算………………………………………………………………29 1. 低溫變換爐計算………………………………………………………………29 2. 中變廢熱鍋爐…………………………………………………………………31 參考文獻(xiàn)及致謝………………………………………………………………… 35 2 前 言 氨是一種重要的化工產(chǎn)品，主要用于化學(xué)肥料的生產(chǎn)。 年工作日 330 天,其余數(shù)據(jù)自定。 圖紙 帶控制點的工藝流程圖。 一、設(shè)計（論文）的要求： 說明書 包括前言，合成氨變換工段工序原理，工藝條件及工藝流 程確定，以及主要設(shè)備的選擇說明，對本設(shè)計的評述。 本文由guowei07198513貢獻(xiàn) doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。，流浪的人們才能重返家園；因為愛心，疲憊的靈魂才能活力如初?？释麗坌?，如同星光渴望彼此輝映；渴望愛心，如同世紀(jì)之歌渴望永遠(yuǎn)被唱下去。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 計算部分 計算。 包括物料衡算，熱量衡算，有效能利用率計算，主要設(shè)備 二、設(shè)計（論文）的原始數(shù)據(jù)： 天然氣成分：以鴻化廠的實際工作數(shù)據(jù)為依據(jù)來進(jìn)行。 三、參考資料及說明： 《化工工藝設(shè)計手冊》 （上、下冊）《氮肥工藝設(shè)計手冊》理化數(shù)據(jù)、 、 《化 肥企業(yè)產(chǎn)品能平衡》《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》《合成氨工學(xué)》 、 、 、 《化工制圖》《化工原理》《化學(xué)工程》《化工設(shè)計概論》以及關(guān)于氮肥 、 、 、 的其他相關(guān)雜志。合成氨生產(chǎn)經(jīng)過多 年的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展成為一種成熟的化工生產(chǎn)工藝。粗原料氣中常含有大量的 C，由于 CO 是合 成氨催化劑的毒物，所以必須進(jìn)行凈化處理，通常，先經(jīng)過 CO 變換反應(yīng)，使其 轉(zhuǎn)化為易于清除的 CO2 和氨合成所需要的 H2。最后，少量的 CO 用液氨洗滌法，或是低溫變換串 聯(lián)甲烷化法加以脫除。在合成氨工 藝流程中起著非常重要的作用。所謂中變串低變流程，就是在 B107 等 FeCr 系催化劑之后串入 CoMo 系寬溫變換催化劑。一方面入爐的蒸汽比有了較大幅度的降低；另一方面變換氣中 的 CO 含量也大幅度降低。 工藝原理： 一氧化碳變換反應(yīng)式為： CO+H2O=CO2+H2+Q CO+H2 = C+H2O (11) (12) 其中反應(yīng)（1）是主反應(yīng)，反應(yīng)（2）是副反應(yīng)，為了控制反應(yīng)向生成目的產(chǎn) 物的方向進(jìn)行，工業(yè)上采用對式反應(yīng)（1—1）具有良好選擇性催化劑，進(jìn)而抑制 其它副反應(yīng)的發(fā)生。 變換過程中還包括下列反應(yīng)式： H2+O2=H2O+Q 3 工藝條件 ： 壓力對變換反應(yīng)的平衡幾乎沒有影響。單就平衡而言，加壓并無好處。從能量消耗上看，加壓也是有利。 具體操作壓力的數(shù)值， 應(yīng)根據(jù)中小型氨廠的特點， 特別是工藝蒸汽的壓力及壓縮機(jī)投各段壓力的合理配置而定。 本設(shè)計的原料氣由小型合 成氨廠天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化而來，故壓力可取 . ： 變化反應(yīng)是可逆放熱反應(yīng)。因 而存在著最佳反應(yīng)溫對一定催化劑及氣相組成， 從動力學(xué)角度推導(dǎo)的計算式為 Tm= Te RTe E 1+ ln 2 E 2 ? E1 E1 式中 Tm、Te—分別為最佳反應(yīng)溫度及平衡溫度，最佳反應(yīng)溫度隨系統(tǒng)組成 和催化劑的不同而變化。增加水蒸汽用量，提高了 CO 的平衡變 換率，從而有利于降低 CO 殘余含量，加速變換反應(yīng)的進(jìn)行。 但是， 水蒸氣用量是變換過程中最主要消耗指標(biāo)， 盡量減少其用量對過程的經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義， 蒸汽比例如果過高， 將造 成催化劑床層