年产15万吨合成氨变换工段.doc

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课程名称：化工工艺学课程设计
课题名称：年产15万吨合成氨变换工段的工艺设计
目录
一、概述1
二、工艺路线的选择2
三、工艺流程主要特点是：采用低温高活性的中变催化剂，降低了工艺上对过量蒸汽的要求；采用段间冷激降温，减少了系统的热负荷和阻力，减小外供蒸汽量；合成与变换，铜洗构成第二换热网络，合理利用热能。
中串低变换工艺
所谓中温变换串低温变换流程，就是在B107等Fe-Cr系催化剂之后串入Co-Mo系宽温变换催化剂。与中变流程相比,中串低工艺蒸汽消耗下降,饱和塔负荷减轻。
中低低变换工艺
中低低流程是在一段铁铬系中温变换催化剂后直接串二段钴钼系耐硫变换催化剂，利用中温变换的高温来提高反响速率，利用两段低温变换提高变换率，实现节能降耗。这样充分发挥了中变催化剂和低变催化剂的特点，实现了最正确组合，到达了能耗低、阻力小、操作方便的理想效果。
全低变工艺
全低变工艺是全部采用低温活性钴钼系变换催化剂进展一氧化碳变换的工艺过程，作为一种节能新工艺, 节能降耗的效果显著。此工艺中蒸汽消耗较低，在几种变换流程中蒸汽消耗最低。
三、工艺流程的设计
：
压力对变换反响的平衡几乎没有影响。但是提高压力将使析炭和生成甲烷等副反响易于进展。单就平衡而言，加压并无好处。但从动力学角度，加压可提高反响速率。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展变换的能耗，比常压变换再进展压缩的能耗底。具体操作压力的数值，应根据中小型氨厂的特点，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。-,~。本设计的原料气由小型合成氨厂天然气蒸汽转化而来，.
：
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变化反响是可逆放热反响。从反响动力学的角度来看，温度升高，反响速率常数增大对反响速率有利，但平衡常数随温度的升高而变小，即 CO平衡含量增大，反响推动力变小，对反响速率不利，可见温度对两者的影响是相反的。因而存在着最正确反响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=
式中Tm、Te—分别为最正确反响温度及平衡温度，最正确反响温度随系统组成和催化剂的不同而变化。
：
水蒸汽比例一般指H2O/CO比值或水蒸汽/。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剩余含量，加速变换反响的进展。由于过量水蒸汽的存在，保证催化剂中活性组分Fe3O4的稳定而不被复原，并使析炭及生成甲烷等副反响不易发生。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，经反响后，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。

原料气体→脱硫→一段转化→二段转换→变换
↓
脱硫
↓
合成气

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。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℃，在废热锅炉出口参加水蒸汽使汽气比到达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，%以下，再进入甲烷化工段。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。
四、工艺计算

．：
条件中变炉进口气体组成：
表4-1进口气体组成表
组分
CO2
CO
H2
N2
CH4
O2
合计
%






100
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计算基准：1吨氨
计算生产1吨氨需要的变化气量：〔1000/17〕×/〔2×〕= M3(标)
因为在生产过程中物量可能会有消耗， M3(标)
年产15万吨合成氨生产能力：
日生产量：150000/330==
要求出中变炉的变换气干组分中CO％小于