年产三万吨合成氨厂变换工段工艺设计

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1、一.计要求:1.进行工段工艺流程设计，绘制带主要控制点的工艺流程2.进行工段物料计算、热量计算，并绘制物料衡算表、热量衡算表。3.进行工段设备设计、选型，制备设备一览表。4.编写工段工艺初步设计说明书。5.绘制主要设备结构图。二.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co2COh2n202ch4合计含量，％9.6011.4255.7122.560.330.38100目录说明书冃

2、J吞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

3、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4

4、9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:（1000/17）X22.4/（2X22.56）=2920.31M3（标）因为在生产过程中物料叮能会有损失，因此变换气量取2962.5M?（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要求岀中变炉的变换气干组分中CO%小于2%。进小变炉的变换气干组分：组分co2COh2n2o2ch4合计含量，％9.611

5、.4255.7122.560.330.38100M?（标）284.44338.321650.41668.349.7811.262962.50kmol12.69615.10373.67929.8370.4360.503132.25假设进中变炉的变换气温度为33O°C,取变化气出炉与入炉的温差为35°C,出炉的变换气温度为365°Co进中变炉干气压力片严1.75Mpa.1.水气比的确定：考虑到是天然气蒸汽转化來的原料气，所以取H2O/CO=3.5故V（水）=3.5xV水=1184.113n?（标），n（水）=52.862kmol因此进小变炉的变换气湿组分组分co2

6、COh2n2o2ch4HQ合计含量％6.868.1639.8016.120.240.2728.56100M“（标）284.42338.321650.42668.349.7711.261184.124146.61kmol12.6915.1073.6829.840.440.5052.86185.122.中变炉CO的实际变换率的求取：假定湿转化气为1OOmol,其中CO湿基含量为&16%,要求变换气中CO含量为2%,故根据变换反应：CO4-H2O=H2+CO2,则co的实际变换率公式为：Xp%二~XI00(2-1)P打(1+打)式中打、匕分别为原料及变换气中co的摩

7、尔分率(湿基)所以:(8.16-6.04)x100(100+2)x8.16=74%则反应掉的CO的量为：8.16X74%=6.04则反应后的各组分的量分别为：H2O%=2&56%-6.04%+0.48%=23%CO%=8.16%-6.04%=2.12%H2%=39.8%+6.04%-0.48%=45.36%CO。％=6.86%+6.04%=12.9%中变炉出口的平衡常数：Kp=(H2%XCO2%)/(H2O%XCO%)=12查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》可知Kp=12时温度为397°Co屮变的平均温距为397°C・365°C=32°C根据《合成氨工艺与节能

8、》可知屮温变换的平均温距为：30°C到5()°C,屮变的平均温距合理，故取的H2O/CO可用。1.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Xp=J^X1OO%2AWV=KPAB-CDq=7t/2-4WU=KP(A+B)+(C+D)W=KP-1其中A、B、C、D分别代表CO、出0、CO2及H2的起始浓度计算结果列于下表：t300320340360380400T573593613633653673Xp0.90120.87370.84240.80740.76870.7058t420440460T693713733X

9、p0.68590.64160.5963