年产三万吨合成氨厂变换工段设计

1、题 目年产三万吨合成氨厂变换工段设计设计原始数据:以在自贡市鸿鹤化工厂的实际数据为原始数据组分C02COH2N202CH4合计含量，9.6011.4255.7122.560.330.38100前言 41. 工艺原理 42. 工艺条件 43. 工艺流程的选择 54. 主要设备的选择说明 55. 工艺流程的说明 6第一章物料与热量衡算 71 .水汽比的确定 72 .中变炉 CO的实际变换率的求取 83. 中变炉催化剂平衡曲线 94. 最佳温度曲线的计算 105. 中变炉一段催化床层的物料衡算 116. 中变一段催化剂操作线的计算 177 .中间冷淋过程的物料和热量衡算 178.中变炉二段催化床层的

2、物料与热量衡算 199 .中变二段催化剂操作线计算 2310.低变炉的物料与热量衡算 2411低变催化剂操作线计算 2912低变炉催化剂平衡曲线 2913.最佳温度曲线的计算 3014废热锅炉的物料和热量衡算 3115.水蒸汽的加入 3416主换热器的物料与热量的衡算 3417.调温水加热器的物料与热量衡算 36第二章设备的计算371. 中变炉的计算 372. 主换热器的计算 42设计的综述 6参考文献 49致谢 50第一章物料与热量衡算已知条件：组分CO2COH2N2O2CH4合计含量，9.6011.4255.7122.560.330.38100计算基准：1吨氨计算生产1吨氨需要的变换气量：

3、（1000/17）X 22.4/ （2X 22.56） =2920.31 M3（标标）因为在生产过程中物料可能会有损失，因此变换气量取2962.5 M3（标）年产3万吨合成氨生产能力（一年连续生产 330天）:日生产量：30000/330=90.9T/d=3.79T/h要求出中变炉的变换气干组分中 CO%小于2%。进中变炉的变换气干组分：组分CO2COH2N2O2CH 4合计含量，9.611.4255.7122.560.330.38100m3（标）284.44338.321650.42668.349.7711.262962.5kmol12.69815.10394.50838.2710.5600

4、.645161.785假设进中变炉的变换气温度为 330C,取变化气出炉与入炉的温差为35C,出炉 的变换气温度为365 Eo进中变炉干气压力 P中=1.75Mpa.1 .水气比的确定：考虑到是天然气蒸汽转化来的原料气，所以取H2O/CO=3.5故 V （水） =3.5 V co=1184.113m （标）,n（水）=52.862kmol因此进中变炉的变换气湿组分组分CO2COH2N2O2CH4H2O合计含量6.868.1639.8016.120.240.2728.561003M （标）284.4338.321650.42668.349.7711.261184.124146.61kmol12.

5、6915.1073.6829.840.440.5052.86185.122.中变炉CO的实际变换率的求取：假定湿转化气为100mol，其中CO湿基含量为8.16%，要求变换气中CO含量 为2%,故根据变换反应：CO+H2O= H2+CO2,则CO的实际变换率公式为：Xp% = Ya Ya x 100(2-1)Ya (1 + Ya )式中Ya、Ya分别为原料及变换气中CO的摩尔分率(湿基)所以：Xp-8.1604100(100 +2 ”8.16=74%则反应掉的CO的量为：8.16X 74% =6.04则反应后的各组分的量分别为：H2O% =28.56% -6.04% +0.48%=23%CO%

6、 =8.16% -6.04%=2.12%H2% =39.8% +6.04% -0.48%=45.36%CO2% =6.86% +6.04%=12.9%中变炉出口的平衡常数：Kp= ( H2%x CO2%) / (H2O%X CO%) =12查小合成氨厂工艺技术与设计手册 可知Kp=12时温度为397C。中变的平均温距为 397E -365T =32T根据合成氨工艺与节能 可知中温变换的平均温距为：30T到50T，中变 的平均温距合理，故取的H2O/CO可用。3 .中变炉催化剂平衡曲线根据H2O/CO=3.5，与文献小合成氨厂工艺技术与设计手册上的公式U -qXp=X100%2AWV=K pAB-CDq= . U2 _4WVU=Kp (A+B) + (C+D)W=Kp-1其中A、B、C、D分别代表CO、H2O、CO2及H2的起始浓度计算结果列于下表：t300320340360380400T573593613633653673Xp0.90120.87370.84240.80740.768