年產(chǎn)萬(wàn)噸小合成氨廠中溫變換工段工藝設(shè)計(jì)-閱讀頁(yè)
2024-08-25 00:27本頁(yè)面
【正文】 口汽/氣比R=二段催化劑進(jìn)口流量（干）進(jìn)二段催化劑濕氣量進(jìn)二段催化劑氣體成分（干）組分CO2COH2N2CH4O2合計(jì)V/%100%二段入口蒸汽比R=進(jìn)三段催化劑氣體成分（干）組分CO2COH2N2CH4O2合計(jì)V/%0100%三段入口蒸汽比R=催化劑型號(hào)：按B109計(jì)算(1) 催化劑用量計(jì)算a. 一段催化劑用量計(jì)算根據(jù)B109動(dòng)力學(xué)方程式，輸入計(jì)算機(jī)計(jì)算出催化劑在操作條件下CO的空速等有關(guān)數(shù)據(jù)，并列于下表。 b. 二段催化劑用量計(jì)算二段催化劑采用B109催化劑入口條件（干氣）：CO%=%，CO2%=%，H2%=%汽/氣=溫度：400℃出口條件：CO（干）%操作壓力：2MPa（表）根據(jù)已知條件計(jì)算結(jié)果如下表所列催化劑重量%CO變換率%氣體中CO含量（干）%氣體中汽/氣比R催化劑重量%CO變換率%氣體中CO含量（干）%氣體中汽/氣比R0601070208030904010050當(dāng)變換氣中CO含量(干)%時(shí)，計(jì)算催化劑床層空速為1538折算成催化劑床層體積空速為c. 三段催化劑用量計(jì)算二段催化劑采用B109催化劑入口條件（干氣）：CO%=%，CO2%=%，H2%=%汽/氣=溫度：408℃出口條件：CO（干）%操作壓力：2MPa（表）同理求得中變催化劑總用量(2) 催化劑床層直徑的確定變換爐設(shè)計(jì)應(yīng)考慮催化劑床層的阻力降。，（小于700mmH2O）催化劑床層阻力降由下式計(jì)算將催化劑的粒度折算成相當(dāng)于同體積的球體直徑a. 一段催化劑層阻力一段氣體平均分子量=一段氣體操作狀態(tài)下的重度一段氣體重量流速（濕）b. 一段催化劑層高c. 二段催化劑層阻力二段氣體操作狀態(tài)下的密度二段濕氣體的質(zhì)量流速d. 二段催化劑層高e. 三段催化劑層阻力及催化劑層高同理得：中變爐催化劑總阻力上面計(jì)算結(jié)果濕新裝催化劑床層的阻力降，實(shí)際上由于裝填過(guò)程中催化劑的破碎，未篩凈的粉塵帶入的因素，故生產(chǎn)中催化劑的阻力降往往大于計(jì)算值，特別是催化劑使用后期更甚。要求填料阻力 (即15mmH2O)/m填料氣體流量為了與熱水塔直徑一致。圖的橫坐標(biāo)：；圖的縱坐標(biāo)為：式中：液體流量，kg/h—?dú)怏w流量，kg/h—液體重度，kg/m3—?dú)怏w密度，kg/m3—空塔速度，m/sg—重力加速度，μL—液體粘度，m?Pa?sφ—填料因子，m1—液體校正系數(shù)，即水的重度與液體重度之比，=γ水/γL各數(shù)據(jù)如下：操作狀態(tài)下出塔氣體體積：水的黏度：水在120℃，50瓷鞍環(huán)則查手冊(cè)[5]知 c. 理論塔板數(shù)計(jì)算① 平衡曲線計(jì)算式中：—干氣體平均比熱容（0→t℃），kJ/(kg?℃) t—溫度，℃i—水蒸汽在t℃時(shí)的焓，kJ/kg計(jì)算出95～120℃時(shí)飽和半水煤氣的焓，并列于下表溫度℃蒸汽焓i(kcal/kg)飽和蒸汽壓 (105Pa)(絕)干氣比容kcal/(kg?℃) (105Pa)(絕)出塔濕氣含量Kg(汽)/kg(干氣)出塔氣熱含量kJ/kg80859095100105110115120注：1kcal=，M=② 操作線計(jì)算進(jìn)塔氣體的焓40℃時(shí)干半水煤氣的比熱熔分別為Cp= kcal/(kg?℃)=( kg?℃)， 出塔水溫t2=℃出塔氣體的焓，氣體在115℃的蒸汽分壓及蒸汽的焓分別為干半水煤氣在115℃時(shí)的比熱容為=（干氣）進(jìn)水溫度t1=120℃以It2為一點(diǎn)(A)，It1為另一點(diǎn)(B)，連接兩點(diǎn)的直線即為飽和塔的操作線。e. 填料高度計(jì)算① 理論板當(dāng)量高度由于矩鞍環(huán)是一種新型填料，對(duì)于塔板當(dāng)量高度還未見到合適的計(jì)算公式，根據(jù)資料[2]推薦的意見，矩鞍形填料的高度可粗略不計(jì)取為相應(yīng)條件下拉希環(huán)與鮑爾環(huán)高度的中值。② 填料總高度H=3=實(shí)取5mf. 全塔阻力降計(jì)算由前面計(jì)算知 實(shí)際空塔氣速∴由資料[5]圖1114得總阻力降(2) 熱水塔計(jì)算已知條件塔型：填料塔，50瓷矩鞍環(huán)中變氣組成組分CO2COH2N2CH4V%[(絕)]入塔氣體溫度110℃出塔氣體溫度100℃℃℃入塔干氣量入塔蒸汽量進(jìn)口氣中濕含量出口氣中濕含量進(jìn)水流量出水流量（不包括補(bǔ)充水）a. 塔徑計(jì)算因熱水塔進(jìn)口溫度最高，濕含量最大，塔徑按進(jìn)口條件計(jì)算。各有關(guān)數(shù)據(jù)如下：操作狀態(tài)下入口氣量水的粘度水在99℃時(shí)50瓷矩鞍環(huán)水的則由文獻(xiàn)[5]圖1111查得氣體流量b. 理論塔板數(shù)① 平衡線計(jì)算計(jì)算出80～120℃變換氣（濕）的焓，并列于下表溫度℃蒸汽熱焓i(kcal/kg)飽和蒸汽壓 (105Pa)(絕)干氣比容kcal/(kg?℃) (105Pa)(絕)飽和氣濕含量Kg(汽)/kg(干氣)飽和氣熱含量kJ/kg80859095100105110115120由上面的數(shù)據(jù)作得平衡線（）。利用表中數(shù)據(jù)及操作線數(shù)據(jù)分別在圖中作出熱水塔的平衡線及操作線，并作梯級(jí)得理論塔板數(shù)為1塊（）。一改以往中溫串低溫的工藝流程，大膽的采用中溫三段變換，用30%原料氣冷激一段出來(lái)的變換氣，二段變換氣經(jīng)過(guò)換熱器換熱后再進(jìn)入三段催化劑床層的工藝流程。另外，我們也繪制出了本設(shè)計(jì)思路的帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，對(duì)系統(tǒng)物料和熱量進(jìn)行了衡算，并且對(duì)主要設(shè)備及觸媒裝填量也進(jìn)行了詳細(xì)的核算。 參考文獻(xiàn)[1] 沈浚,朱世勇,[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001,428～444.[2] 梅安華,汪壽建,[M](上冊(cè)).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1995.[3] [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998.[4] (上冊(cè))[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.[5] [M].北京:石油化學(xué)工業(yè)出版社,1979.[6] 馬瑞蘭,[M].上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1999.[7] [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.[8] 周學(xué)良,秦永寧,[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.[9] [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1997.[10] 湯善甫,(第二版)[M].上海:華東理工大學(xué)出版社,2004.
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