【正文】 .................................................................32 進(jìn)設(shè)備半水煤氣溫度計(jì)算 ....................................................................................33 出熱交換器的變換氣溫度計(jì)算 ............................................................................34 調(diào)溫水加熱器中變換氣放出的熱量計(jì)算 ...................................................................35 水加熱器中低變氣放出熱量計(jì)算 ...............................................................................36 飽和熱水塔物料及熱量計(jì)算 .......................................................................................37 飽和塔物料及熱量計(jì)算 ........................................................................................37 熱水塔物料及熱量計(jì)算 ........................................................................................40 進(jìn)飽和塔水溫核算 ................................................................................................42第三章 典型設(shè)備計(jì)算 .........................................................................................................43 中溫變換爐計(jì)算 ...........................................................................................................43 已知條件 ................................................................................................................43 催化劑用量計(jì)算 ....................................................................................................44 催化劑床層直徑的確定 ........................................................................................45 低溫變換爐計(jì)算 ...........................................................................................................47 已知條件 ................................................................................................................47 催化劑用量計(jì)算 ....................................................................................................48 催化劑床層直徑的確定 ........................................................................................48 飽和熱水塔計(jì)算 ...........................................................................................................49 飽和塔計(jì)算 ............................................................................................................49畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書VI 熱水塔計(jì)算 ............................................................................................................54參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................60附錄 1........................................................................................................................................61附錄 2........................................................................................................................................62附錄 3........................................................................................................................................63附錄 4........................................................................................................................................64致謝 ...........................................................................................................................................65畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1前 言合成氨是化學(xué)工業(yè)的重要組成部分，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有相當(dāng)重要的位置。另外，附有四張?jiān)O(shè)計(jì)圖紙：一張管道及儀表流程圖，一張平面布置圖，一張物料流程圖及一張?jiān)O(shè)備一覽表。選用該流程的目的是為了讓原料氣凈化程度高，流程簡(jiǎn)單，操作方便，穩(wěn)定性好，催化劑使用時(shí)間長(zhǎng)。它使入爐煤氣的蒸汽比有較大幅度的降低，而且使一氧化碳含量降低。本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)完成合成氨過程中凈化車間一氧化碳多段變換的工藝流程。因此在氨合成過程中必須進(jìn)行一氧化碳變換。半水煤氣則是以煤為原料制得的含有氫氣和一氧化碳等多種氣體的混合物。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用。合成氨的生產(chǎn)主要分為：原料氣的制?。辉蠚獾膬艋c氨合成。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書I68t 氨/d 合成氨廠 CO 變換工藝設(shè)計(jì)摘 要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)。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。一氧化碳變換是指一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生產(chǎn)二氧化碳和氫氣的過程。在合成氨生產(chǎn)中，原料氣中的一氧化碳都來源于含碳?xì)湮镔|(zhì)，如煤、天然氣、油等。一氧化碳會(huì)使催化劑中毒，而合成氨工藝中所需的氫氣則是一氧化碳和水反應(yīng)制得。這樣不但去除了一氧化碳同時(shí)產(chǎn)生了合成氨的原料氣氫氣。本次設(shè)計(jì)采用中變串低變的工藝流程，在本流程中使用寬變催化劑可使操作條件有較大變化。正是由于選用寬溫催化劑，使得反應(yīng)條件得以大大改進(jìn)。設(shè)計(jì)說明書包括三部分：工藝設(shè)計(jì)說明、變換工段的工藝計(jì)算及主要設(shè)備的工藝計(jì)算。關(guān)鍵詞：半水煤氣、CO 變換、催化劑畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書IIThe CO Transform Process Design Of 68t ammonia/d Synthetic Ammonia plant AbstractAmmonia is an important chemical product, mainly for the production of chemical fertilizers. The production of synthetic ammonia has developed into a mature chemical production process through years of development. It is mainly divided into: the preparation of the raw gas。氨是氮肥生產(chǎn)的主要原料，可生產(chǎn)尿素，硫酸銨，碳酸氫銨等。氨也是化學(xué)工業(yè)的主要原料。也用于國(guó)防工業(yè)中生產(chǎn)三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纖維等各種硝化炸藥；導(dǎo)彈、火箭的助推劑和氧化劑等。因此，在氨合成之前必須進(jìn)行原料氣的凈化。所謂中變串低變流程，就是在 B109 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。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2第一章 一氧化碳變換的工藝說明 設(shè)計(jì)依據(jù)內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書。一氧化碳不是合成氨的直接原料，而且能使氨合成催化劑中毒，%因此，在送往合成工序之前，必須將一氧化碳脫除。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書3一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)是一個(gè)可逆的放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱是溫度的函數(shù)。從化學(xué)反應(yīng)平衡角度來講，提高壓力對(duì)化學(xué)平衡沒影響，但有利于提高反應(yīng)速度。平衡常數(shù)隨溫度的升高而降低，因此，降低溫度2C有利于變換反應(yīng)向右進(jìn)行，在同一氣體組成和汽氣比的條件下，選擇適宜的溫度，使它既有利于 CO 平衡變換率的提高，又能使反應(yīng)速度加快，以達(dá)到最佳反應(yīng)效果及最合理的催化劑用量。汽氣比對(duì)反應(yīng)速率的影響，一般在汽氣比較低時(shí)反應(yīng)速率隨汽氣比的增加而上升較快，而后隨著汽氣比的不斷上升逐漸緩慢下來。為了提高一氧化碳反應(yīng)的速度，防止或減少副反應(yīng)，許多國(guó)家研究并生產(chǎn)了大量的變換催化劑。 鐵鉻系一氧化碳中溫變換催化劑20 世紀(jì)初開始用 變換反應(yīng)制取氫時(shí)，所用催化劑的主要組分為鐵和鉻的氧化CO物，通常稱為鐵 鉻系 變換催化劑，即中溫變換催化劑。為提高催化劑的性能，一些型號(hào)的催化劑中還添加了 、 、 或 等助劑。其還原過程為：34Fe 23342Fe+HFeO+? C畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書42．中變催化劑的操作條件(1)溫度 溫度升高能加快反應(yīng)速度，但平衡常數(shù)則變小，反之則相反。因此，中變催化劑的操作溫度通常應(yīng)遵循如下原則：只要能穩(wěn)定達(dá)到指標(biāo)——最終出口變換氣 低于或等于某一濃度，催化劑的操作溫度（通常指進(jìn)口溫度CO或操作溫度）應(yīng)盡可能在較低溫度下操作，不輕易提高。工業(yè)設(shè)計(jì)中，常壓變換時(shí)中變催化劑的干氣空速取 300～500 。由此可見壓力對(duì)催化劑的活性有顯著影響，由于加壓下反應(yīng)速1h度加快，變換催化劑的用量少于同規(guī)模下常壓變換的用量。(3)汽氣比 汽氣比是指入變換爐水蒸氣與干氣中 的體積比，但設(shè)計(jì)中常用水CO蒸氣與干氣的體積比作為汽氣比。2．中變催化劑的優(yōu)點(diǎn)在 350～450℃時(shí)具有較高的活性；機(jī)械強(qiáng)度較高，不宜粉碎；對(duì) 的毒害不如2S銅鋅系催化劑那樣敏感，即使中毒，也很易再生；耐熱性能較好；對(duì) 分解和生成CO甲烷的副反應(yīng)具阻抑作用；使用壽命一般可達(dá) 3～4 年。鈷鉬系寬溫變換催化劑有兩大類：鈷鉬鉀系和鈷鉬鎂系。MPa寬變催化劑同其他類型的化肥催化劑一樣，出廠產(chǎn)品為氧化態(tài)，需要經(jīng)過硫化方可使用。所以，對(duì)于以重油或煤為原料的合成氨廠，可選用耐硫變換催化劑。大多數(shù)合成氨原料氣中的 CO 均高于 10%，故應(yīng)通過中溫變除去大部分 CO，根據(jù)系統(tǒng)反應(yīng)的絕熱溫升，為使催化劑在允許的活性溫度范圍內(nèi)操作，對(duì) CO 含量高于 15%者，一般應(yīng)考慮將反應(yīng)器分為二段或三段。第三是將 CO 變換與脫除殘余 CO 的方法結(jié)合考慮。在此設(shè)計(jì)中，原料氣中 CO 含量為 27%，殘余 CO 含量為 %，故在設(shè)計(jì)中采用中變串低變的工藝流程?，F(xiàn)對(duì)本流程簡(jiǎn)述如下：半水煤氣經(jīng)脫硫后由壓縮機(jī)加壓至 （絕）進(jìn)入油分離器除去半水煤氣中的煤焦油等雜質(zhì)，送入飽和塔下部，與自上而下的熱水逆流接觸，進(jìn)行熱量和物質(zhì)的傳遞，原料氣被加熱，并被水蒸氣飽和從塔頂出來，與從中間換熱器出來的水蒸氣混合，補(bǔ)加部分蒸汽，溫度達(dá) 265℃，然后進(jìn)入汽水分離器分離掉夾帶的水滴。在兩段催化劑層中間加有增濕裝置，以增加變換氣的濕含量，并降低變換