小合成氨厂低温变换工段工艺设计

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1、化工工艺设计《化工工艺设计任务书》课题内容变换工段在合成氨生产起的作用既是气体净化工序，又是原料气的再制造工序，经过变换工段后的气体中的CO含量大幅度下降，符合进入甲烷化或者铜洗工段气质要求。要求：绘制带控制点的工艺流程图系统物料、能量合算系统主要设备能力及触媒装填量核算该工段设备多，工艺计算复杂，分变换炉能力及触媒装填量核算、系统热量核算和系统水循环设备及能力核算课题进度按化工设计要求进度进行基本条件要求1.入工序气体流量：6000kmol/h（干基）压力：2.47Mpa温度：40℃2.入口气体组分：CO%=2.79%CO2%=11.95%

2、H2%=39.71%N2%=13.93%CH4%=0.21%H2O%=31.23%Ar=0.18%(体积比)3.出口气体组分：CO%≤0.34%（体积比）3化工工艺设计变换工艺设计说明书设计题目小合成氨厂低温变换工段工艺设计课题来源小合成氨厂低温变换工段工艺设计变换工段化学工艺设计标准变换工段在合成氨生产起的作用既是气体净化工序，又是原料气的再制造工序，经过变换工段后的气体中的CO含量大幅度下降，符合进入甲烷化或者铜洗工段气质要求。要求：1.绘制带控制点的工艺流程图2.系统物料、能量衡算3.系统主要设备能力及触媒装填量核算4.该工段设备多，工

3、艺计算复杂，分变换炉能力及触媒装填量核算、系统热量核算和系统水循环设备及能力核算。变换工艺流程低压机四段来的半水煤气压力2.0MPa，温度40℃的半脱气经热水洗涤塔除去气体中的油污、杂质，进入饱和塔下部与上部喷淋下来的166～175℃的热水逆流接触，进行传质传热，使气体中的水汽含量接近饱和，从塔顶出来到蒸汽喷射器，补入外管来的高压蒸汽，进一步提高气体的温度和水气比，使H2O/干气＝0.6～0.7。达到变换所需的液气比值。接着气体进入半水煤气换热器Ⅰ，半水煤气换热器Ⅱ管内加热，温度升至300℃，经过加压电炉进入中变炉内。中变炉触媒分三段，每段各

4、装一层触媒，上段出口变换气CO含量13～15%，温度437℃，通过甲烷化加热器壳程换热和增湿器降温，增湿温度降至370℃进入中变二段，二段出口CO变换率8～9%，温度403℃进入增温器，三段出口变换气中，CO3～3.5%，温度386℃，经过半水煤气换热器Ⅱ和半水煤气换热器Ⅰ的管间，加热进中变的半水煤气，温度降至285℃然后进入一水加热器被管内的循环热水降温至185℃，进入低变炉进行低温变换。低变炉触媒分上、下两段，每段各层一层耐硫变换催化剂，上段出口变换气温度222℃，含CO0.5～0.6%，进入段间冷却器管间，温度降至190℃，进入低变炉下

5、段反应，出口变换气温度232℃，含CO0.2～0.3%，进入二水加热器降温后，温度170℃进入热水塔与饱和塔底出来的热水逆流接触，进行传质传热，进一步降温并回收热量，147℃的变换气接着又进入脱盐水预热器管内与来自脱盐水站的脱盐水换热后进入变换气水冷器管间，出来后温度降至40℃，在变换气水分离器内，分离冷凝水后去变脱工段。变换工段化学工艺设计原则1.入工序气体流量：6000kmol/h（干基）压力：2.47Mpa温度：40℃2.入口气体组分：CO%=2.01%CO2%=10.95%H2%=41.49%N2%=13.93%CH4%=0.21%H

6、2O%=31.23%Ar=0.18%(体积比)3.出口气体组分：CO%≤0.34%（体积比）3化工工艺设计目录1.前言11.1.变换气反应原理11.2.CO变换反应的化学平衡的影响因素：31.3.CO低温变换催化剂41.4.工艺流程简述52.物料及热量衡算72.1.设计条件72.2.低温炉变换第Ⅰ段催化剂层物料及热量衡算72.2.1.低温变换第Ⅰ段催化剂层H2O/干气72.2.2.低温变换第Ⅰ段催化剂层CO的平衡转换率计算82.2.3.出口温度校核82.2.4.低温炉变换第Ⅰ段催化剂层物料及热量衡算92.3.第二变换炉第Ⅱ段催化剂床层物料及热

7、量衡算92.3.1.第二变换炉第二段催化剂层CO的平衡转化率计算102.3.2.第二变换炉第二段催化剂热量衡算102.3.3.平衡温距校核113.主要设备计算123.1.低变换炉的计算123.1.1.低温变换第一段催化剂用量计算123.1.2.第二变换炉第二段催化剂用量计算133.2.煤气换热器的计算143.2.1.设备直径及管数确定143.2.2.设备规格的确定153.2.3.传热系数计算163.2.4.传热面积计算203.2.5.列管长度的计算204.主要设备一览表215.主要参考文献223化工工艺设计1.前言合成氨生产常用的原料包括：焦

8、碳、煤、焦炉气、天然气、石脑油和重油。不论以固体、液体或气体为原料，所得到的合成氨原料气中均含有一氧化碳。固体燃料气化所得半水煤气中的一氧化碳含量为28%~30%，