年产4万吨合成氨变换工段工艺初步设计1

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1、课程设计设计题目：年产4万吨合成氨变换工段工艺初步设计学院：专业：_班级：—学生：—指导教师：系主任:（签名）一、设计要求：1、根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，选定合理的流程方案和设备类型，并进行简要论述。（字数不小于8000字）2、设计说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述、参考资料等。3、图纸要求：工艺流程图1张（图幅2号）；设备平面或立面布置图1张（图幅3号））。二、进度安排：教学内容学时地点备注查资料、说明书提纲、流程论证、工艺流程图第一周设计室设备布置图、说明书整理、答辩。第二周设计室三、指定

2、参考文献与资料《过程装备成套技术设讣指南》（兼用本课程设计指导书）、《过程装备成套技术》、《化工单元过程及设备课程设计》四、设计（论文）的原始数据：天然气成分：以鸿化厂的实际工作数据为依据来进行。组分co2COh2n2Oo*ch4合计含量，％9.6011.4255.7122.560.330.38100年工作日330天，其余数据自定。摘要在合成氨生产过程中造气是极为重要的过程，气体的纯度、湿度、温度等参数直接关系到氨合成的转化效率，本设计针对年产4万吨合成氨的变换工段，从物料衡算、热料衡算、工艺论证以及设备选型进行了较为详细的设计计算，做出了合成氨变换工段带控制点的工艺流图和设备布

3、置图，为年产4万吨合成氨的变换工段工艺流程进行了初步设计。在合成氨牛产过程中，换热器应用十分广泛，主要用于热量的交换和回收。变换工段中主要涉及一氧化碳的转化和能量的回收利用，列管换热器在传热效率，紧凑性和金属耗量不及某些换热器，但它具有结构简单，坚固耐用，适用性强，制造材料广泛等独特优点，因而在合成氨变换工段选择列管式换热器，而本设计主要对该换热器进行相关选型和计算。目录摘要2前言41、工艺原理42、工艺条件53、主要设备的选择说明74、工艺流程确定75、对本设计评述10第一章变换工段物料及热量衡算12第一节中温变换物料衡算及热量衡算121.确定转化气组成122.水汽比的确定12

4、3.中变炉一段催化床层的物料衡算134.中变炉一段催化床层的热量衡算155.中变炉催化剂平衡曲线176.最佳温度曲线的计算187.操作线计算188.中间冷淋过程的物料和热量衡算189.中变炉二段催化床层的物料衡算2010.中变炉二段催化床层的热量衡算21第二节低变炉的物料与热量计算23第三节.废热锅炉的热量和物料计算26第四节主换热器的物料与热量的计算29第五节调温水加热器的物料与热量计算31第二章设备的计算321.低温变换炉计算322.中变废热锅炉33主要设备一览表37总结38参考文献38致谢39附录39前a氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的牛产。合成氨生产经过多年的发

5、展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。合成氨的生产主要分为：原料气的制取；原料气的净化与合成。粗原料气中常含有大量的C,由于co是合成氨催化剂的毒物，在原料气屮含量为13%至30%,所以必须进行净化处理，通常，先经过CO变换反应，使其转化为易于清除的CO?和氨合成所需要的H2o因此，CO变换既是原料气的净化过程，乂是原料气造气的继续。最后，少量的CO用液氨洗涤法，或是低温变换串联甲烷化法加以脱除。1、工艺原理一氧化碳变换反应式为：CO+H2O=CO2+H2+41.2KJ(1-1)CO+比二C+HQ(1-2)其中反应(1)是主反应，反应(2)是副反应，为了控制反应向生成目的产物的

6、方向进行，工业上采用对式反应(1—1)具有良好选择性催化剂，进而抑制其它副反应的发生。一氧化碳与水蒸气的反应是一个可逆的放热反应，反应热是温度的函数。变换过程中还包括下列反应式：H2+O2二H2O+QCO^H2=CH^H2O2H2+O2=2H2O^Q2、工艺条件1•压力压力对变换反应的平衡儿乎没有影响。但是提高压力将使析炭和生成甲烷等副反应易于进行。单就平衡而言，加压并无好处。但从动力学角度，加压可提高反应速率。从能量消耗上看，加压也是有利。由于干原料气摩尔数小于干变换气的摩尔数，所以，先压缩原料气后再进行变换的能耗，比常压变换再进行压缩的能耗底。具体操作压力的数值，应根据中小型

7、氨厂的特点，特别是工艺蒸汽的压力及压缩机投各段压力的合理配置而定。一般小型氨厂操作压力为0.7-1.2MPa,中型氨厂为l・2~l・8Mpa。本设计的原料气由小型合成氨厂天然气蒸汽转化而来，故压力可取1.7MPel2.温度变换反应存在最佳温度，如果整个反应过程就能按最佳温度曲线进行，则反应速率最大，即相通的生产能力下所需要的催化剂用量最少，但是实际生产屮完全按最佳温度曲线操作之不现实的。首先，在反应初期，X值很小，但对应的Tm很高，且己超过了催化剂的耐热温度，而此时，由于远离平衡