38年产8万吨合成氨变换工段工艺设计-第3页
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38年产8万吨合成氨变换工段工艺设计-3
1.2～1.8MPa；变化反应是可逆放热反应；Tm?；1?；TeRTeE2?E1；lnE2E1；式中Tm、Te―分别为最佳反应温度及平衡温度，最；水蒸汽比例一般指H2O/CO比值或水蒸汽/干原料；目前的变化工艺有：中温变换，中串低，全低及中低低；中低变串联流程中，主要设备有中变炉、低变炉、废热；第二章变换工段物料及热量衡算；2.1中温变换物料衡算及热量衡算；
1.2～1.8MPa。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1.7MPa。 1.7.2温度变化反应是可逆放热反应。从反应动力学的角度来看，温度升高，反应速率常数增大对反应速率有利，但平衡常数随温度的升高而变小，即 CO平衡含量增大，反应推动力变小，对反应速率不利，可见温度对两者的影响是相反的。因而存在着最佳反应温对一定催化剂及气相组成，从动力学角度推导的计算式为Tm?1?TeRTeE2?E1lnE2E1 式中Tm、Te―分别为最佳反应温度及平衡温度，最佳反应温度随系统组成和催化剂的不同而变化。 1.7.3水气比水蒸汽比例一般指H2O/CO比值或水蒸汽/干原料气.改变水蒸汽比例是工业变换反应中最主要的调节手段。增加水蒸汽用量，提高了CO的平衡变换率，从而有利于降低CO残余含量，加速变换反应的进行。由于过量水蒸汽的存在，保证催化剂中活性组分Fe3O4的稳定而不被还原，并使析炭及生成甲烷等副反应不易发生。但是，水蒸气用量是变换过程中最主要消耗指标，尽量减少其用量对过程的经济性具有重要的意义，蒸汽比例如果过高，将造成催化剂床层阻力增加；CO停留时间缩短，余热回收设备附和加重等，所以，中（高）变换时适宜的水蒸气比例一般为：H2O/CO=3～5，经反应后，中变气中H2O/CO可达15以上，不必再添加蒸汽即可满足低温变换的要求[7]。 1.7.4工艺流程确定目前的变化工艺有：中温变换，中串低，全低及中低低4种工艺。本设计选用中串低工艺，转化气从转化炉进入废热锅炉，在废热锅炉中变换气从920℃降到330℃，在废热锅炉出口加入水蒸汽使汽气比达到3到5之间，以后再进入中变炉将转换气中一氧化碳含量降到3%以下。再通过换热器将转换气的温度降到180℃左右，进入低变炉将转换气中一氧化碳含量降到0.3%以下，再进入甲烷化工段[ 8]。
1.7.5主要设备的选择说明中低变串联流程中，主要设备有中变炉、低变炉、废热锅炉、换热器等。低变炉选用C6型催化剂，以上设备的选择主要是依据所给定的合成氨系统的生产能力、原料气中碳氧化物的含量以及变换气中所要求的CO浓度。 第二章变换工段物料及热量衡算2.1中温变换物料衡算及热量衡算2.1.1确定转化气组成表2-1 中变炉进口气体组成计算基准：1.7吨氨计算生产1吨氨需要的变化气量：（1700/17）/（2×22.56）=210.6kmol， 因为在生产过程中物量可能会有消耗，因此变化气量取220.4kmol。 年产8万吨合成氨生产能力：日生产量：2.42t/d=10.1t/h 要求出中变炉的变换气湿组分中CO％小于2％表2-2 进中变炉的变换气干组分假设入中变炉气体温度为3350C，取出炉与入炉的温差为300C，则出炉温度为3650C。进中变炉干气压力P中=1.75MPa。 2.1.2水汽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=3.49 故V（水）=(标)
n(水)=88.1kmol因此进中变炉的变换气湿组分:表2-3 进中变炉的变换气湿组分中变炉CO的实际变换率的求取：假定湿转化气为100mol，其中CO基含量为8.3％，要求变换气中CO含量为 2％，故根据变换反应：CO+H2O＝H2+CO2，则CO的实际变换率为：X％?Ya?Ya?Ya?1?Ya???100?74.4％式中Ya、Ya'分别为原料及变换气中CO的摩尔分率（湿基） 则反应掉的CO的量为：8.3％×74.4％=6.18％
则反应后的各组分的量分别为：
H2O％=28.56％-6.18％+0.48％=22.86％ CO％=8.3％ -6.18％=2.12％H2％ =39.79％+6.18％-0.48％=45.49％ CO2％=6.72％+6.18％=12.9％ O2％=0.24％ CH4％=0.27％中变炉出口的平衡常数：K= （H2％×CO2％）/（H2O％×CO％）=12 查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》可知K=12时温度为397℃。 中变的平均温距为397℃-365℃=32℃ 中变的平均温距合理，故取的H2O/CO可用。 2.1.3中变炉一段催化床层的物料衡算假设CO在一段催化床层的实际变换率为60％。 因为进中变炉一段催化床层的变换气湿组分； 表2-4 进中变炉一段催化床层的变换气湿组分假使O2与H2 完全反应，O2 完全反应掉 故在一段催化床层反应掉的CO的量为： 60％×573.67=344.202m3(标)=15.37kmol 出一段催化床层的CO的量为： 573.67-344.202=229.468 m3(标)10.24 kmol 故在一段催化床层反应后剩余的H2的量为:.202-2×16.29=(标)=136.7 kmol 故在一段催化床层反应后剩余的CO2的量为： 464.1+344.202=808.3 m3(标)=36.08kmol表2-5 出中变炉一段催化床层的变换气干组分剩余的H2O的量为：.318+2×16.29=(标)=74.45kmol 所以出中变炉一段催化床层的变换气湿组分如表：表2-6 出中变炉一段催化床层的变换气湿组分包含各类专业文献、外语学习资料、文学作品欣赏、各类资格考试、专业论文、行业资料、38年产8万吨合成氨变换工段工艺设计等内容。　
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一、总论-------------------------------------------------------------3
1、项目提出背景----------------------------------------------------3
2、项目建设的必要性与经济意义--------------------------------------3
3、可行性研究工作的主要范围----------------------------------------3
4、项目建设的结论和建议--------------------------------------------3
二、项目建设的意义---------------------------------------------------3
三、国际市场---------------------------------------------------------4
1、现状------------------------------------------------------------4
2、供求预测--------------------------------------------------------5
3、产品价格--------------------------------------------------------6
四、国内市场---------------------------------------------------------6
1、供求关系--------------------------------------------------------6
2、化肥价格--------------------------------------------------------8
五、市场分析与预测---------------------------------------------------9
六、原材料、燃料、动力供应-------------------------------------------10
原材料的供应----------------------------------------------------10
燃料、动力供应--------------------------------------------------11
七、厂址选择及生产规模-----------------------------------------------11
厂址选择--------------------------------------------------------11
生产规模--------------------------------------------------------15
八、工程项目设计-----------------------------------------------------15
变换工段工艺流程的比较与选择------------------------------------15
CO变换工艺的主要设备设备型--------------------------------------20
氨变换工艺的主要设备选型----------------------------------------26
催化剂的比较与选择----------------------------------------------21
九、环境保护和对“三
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