年產(chǎn)5萬噸合成氨變換工段工藝初步-資料下載頁

【導(dǎo)讀】程確定，以及主要設(shè)備的選擇說明，對本設(shè)計的評述。年工作日330天,其余數(shù)據(jù)自定。的其他相關(guān)雜志。合成氨生產(chǎn)經(jīng)過多。年的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展成為一種成熟的化工生產(chǎn)工藝。粗原料氣中常含有大量的C，由于CO是合。轉(zhuǎn)化為易于清除的CO2和氨合成所需要的H2。最后，少量的CO用液氨洗滌法，或是低溫變換串。聯(lián)甲烷化法加以脫除。變換工段是指CO與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的過程。在中變串低變流程中，由于寬變催化劑的串入，操作條件發(fā)。生了較大的變化。由于中變后串了寬變催化劑，使操作系統(tǒng)的操作彈性。壓力對變換反應(yīng)的平衡幾乎沒有影響。壓可提高反應(yīng)速率。特別是工藝蒸汽的壓力及壓縮機投各段壓力的合理配置而定。變化反應(yīng)是可逆放熱反應(yīng)。增加水蒸汽用量，提高了CO的平衡變。換率，從而有利于降低CO殘余含量，加速變換反應(yīng)的進(jìn)行。成甲烷等副反應(yīng)不易發(fā)生。

　　

【正文】 水在 90℃時 Cp= kJ/（ kmol.℃ ） Q4=X**(90+273)=*X 熱損失 Q5:取 根據(jù)熱量平衡： *（ Q1+Q2） =Q3+Q4 X= 第五節(jié) 調(diào)溫水加熱器的物料與熱量計算 ： 入設(shè)備的變換氣溫度： 250℃ 出設(shè)備的變換氣溫度： 181℃ 進(jìn)設(shè)備的濕變換氣的量： 變換氣帶入的熱量： Q1= 變換氣帶出的熱 Q2： 變換氣在 181℃時 T=454K 時根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來計算熱容。 熱容的單位為 kJ/（ kmol.℃ ） 表 物質(zhì) CO H2 H2O CO2 N2 a 30 b/103 c/105 CH4可用公式 Cp=a+b+cT2+dT3來計算熱容： 表 物質(zhì) a b c d CH4 計算結(jié)果： 組分 CO H2 CO2 H2O N2 CH4 Cp Cpm=∑ Yi*Cp=（ kmol.℃ ） Q2=**454= 設(shè)備及管道損失取： 變換氣放出的熱量： Q=Q1Q2Q3= 第二章 設(shè)備的計算 1. 低溫變換爐計算 已知條件：平均操作壓力 . 氣體進(jìn)口溫度 180℃ 氣體出口溫度 220℃ 氣體流量（干） =濕氣流量 = Nm3/h 進(jìn)低變爐催化劑氣體（干）組分 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 合計 含量％ 100 低變爐出口干氣中 CO 含量： CO%=% 入催化劑蒸汽比 R= 催化劑用量計算 B302 型低變催化劑的宏觀動力學(xué)方程為：r=1822exp 2410035 ?????????? ?? HCOOHco yyyyRT (1 OycoyHyHyco222 ) 根據(jù)低變催化劑的選用原則，故選 B302 型國產(chǎn)低變催化劑，當(dāng)變換氣中CO（干）為 %時，計算得催化劑床層空速為 2120（標(biāo)） /（ m3.． h）． 對于 B204 因動力學(xué)方程式中催化劑按體積計 ,計算出的催化劑床層空速是以體積為單位的“空速” . 因此 ,催化劑理論用量： V 低 = 450 m? 在采用中變串低變的流程中，低變催化劑條件較好，故可以不考慮催化劑備用系數(shù)。 催化劑床層直徑計算 設(shè)計要求催化劑層總阻力＜ 690Kpa（即 700mmH2O） , 催化劑層阻力降采用式（ 4616）試算 Δ P= LE EdrfG p 1.10 ??? B302 為非球形催化劑，粒度為 5 177。 ，取其平均值為 5 =，即轉(zhuǎn)化為球形粒徑，即φ ， dp== 設(shè)催化劑床層直徑為 , 則： E=+ ????Dd p 催化劑床層阻力 氣體平均分子量 M= 氣體在進(jìn)入低變催化劑層中的重度γ γ =12 7 32 0 02 7 ???= 式中： 200 為氣體的平均溫度值 氣體質(zhì)量流量 G=? ? 1??? =() 催化劑層高 L=??= m 所以：Δ P= ? ? ? ? ??????? ? =396Kgf/m2=(396mmH2O) 計算結(jié)果符合要求Δ P＜ ,故取催化劑直徑 2. 中變廢熱鍋爐 取中變廢熱鍋爐入口熱水溫度為 80℃ ,假定出口熱水溫度為 150℃ ,查飽和水蒸氣表得 150℃時的焓值 IH2O=㎏ , IH2O(g)= KJ/㎏ ,汽化熱為 KJ/㎏ 已知條件 : 氣體流量及組成 (不考慮水蒸氣冷凝量 ) 進(jìn)氣流量 : =出氣流量 : = kmol/h 氣體組成 : 同中變氣體出口組成 (略 ) m = 操作狀況 : 操作狀況 進(jìn)口溫度℃ 出口溫度℃ 操作壓力 ,mPa(絕 ) 中 變 氣 430 280 熱 水 80 150 蒸汽壓 換熱器熱負(fù)荷 : 擬采用單程換熱器 ,并使熱氣體走管內(nèi) ,冷氣體走管間 ,故以熱氣體放出熱量為計算熱負(fù)荷 : Q= (Q 放 Q 損 ) = () = 設(shè)備直徑與列管數(shù)量確定 : 為使設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊 ,減少熱量損失 ,提高單位面積換熱能力 ,擬采用φ 25 小列管 ,單程結(jié)構(gòu) ,并使熱氣體走管內(nèi) ,冷氣體走管程 . 列管數(shù)量估算 : 管內(nèi)氣體重量流量為 : G= = 為使管內(nèi)雷諾準(zhǔn)數(shù)大于 10000，估計重量流速為 25Kg/(),則需要列管數(shù)為： n= 6 9 33 6 0 9 5 9 52????? (根 ) 管板直徑估算： 采用正六角形排列，取充填系數(shù)η =，管間距取 t=19mm. D=?n= 30= 設(shè)備規(guī)格選定： 中變廢熱鍋爐內(nèi)徑取 940mm,列管φ 25 ，采用正六角形排列，管間距取 30mm, 管壁與殼壁凈距不小于 15mm。共排 13層（ 553 根） 每個弓形內(nèi)布 23 孔，扣除拉桿 6 孔得： n=553+6236=685 根 傳熱系數(shù)計算 管內(nèi)給熱系數(shù)計算： 管內(nèi)給熱系數(shù)按下式計算 ： α 內(nèi) =d? 管內(nèi)氣體平均溫度 3552 280430 ??℃ 按溫度 355℃及壓力 壓力確定物性參數(shù)為： Cm=(㎏ .K) μ m= λ m=() 所以： Re= 22 ???? ???= Pr= ??? ? 內(nèi)? = ??? =(m.℃ )= =（ ） 管間給熱系數(shù)計算： 管間裝方形擋板 r=,方形板開口高度取直徑的 40%，即 h′ =,板間距取 ,此時流體橫過管束的流道截面積： S1=Hd(1d0/t)= ?????? ?30251= 擋板開口方 向截面積： Sa=? /180r2COS1( )39。rhr? (rh’)(Dh’h’2) =? /180 （ ? ） （ ） ?? =2 開口弓形面積減去列管所占面積： S2=Sa=???????? ???????td=???????? ???????2= 2m 平均流通截面積： Sm= 0 9 8 5 0 ??SS = 2m 殼程熱水在壓力 ,溫度 t = 215080? =115℃時水的物性參數(shù)： CH2O=(㎏ .℃ ) μ = λ = 102W/（ m.℃） 管間給熱系數(shù)按下式 計算 α 外 =λm/de (d0G/181。MSm)(Cm 181。M/λm)1/3(181。M/181。W) 式中 : de=0202ndD ndD??= 22 ?? ?? = d0G/181。mSm= 2 ??? ? = d0G/181。mSm=( )/( )= mmmC?? = 2?? = 略去流體由于蒸汽的存在而對熱水的物性參數(shù)如粘度的影響，則： α 外 = 3/ ??? =(.℃ ) 總傳熱系數(shù)計算 以管外表面計的總傳熱系數(shù)為： K0=iiim ddddRddR 0000111?????內(nèi)外 ???? 列管平均直徑： md = ?= 列管導(dǎo)熱系數(shù)λ =30Cal/(.℃ ) 垢層熱阻 iRR?0 = ..2hm ℃ /Kcal 所以：202512025301 10 ????????K =( 2m .h.℃ ) 平均溫度差計算： Δ tm = ? ? ? ?802 8 01 5 04 3 0ln 802 8 01 5 04 3 0?? ???=℃ 換熱面積計算： ????? mtK QF= 取備用系數(shù) ，則 F′ = 列管長度計算 L=??? =1. 70m 考慮管板、擋板所占長度及定管尺長，實取 L= 主要設(shè)備一覽表 序號 名稱 位號 臺數(shù) 型號，規(guī)格 1 中溫變換爐 D203 1 材質(zhì)： 12CrMo 操作溫度 ≤ 450176。 操作壓力≤ 2 中變換熱器 C202 1 U 型換熱器，列管： φ 25 2 3 淬冷器 F202 1 工作壓力： 工作溫度： 180℃ 4 低溫變換爐 D205 1 材質(zhì)： 16MnR 操作溫度 ≤ 260℃ 操作壓力 ≤ 5 中變廢熱鍋 爐 C201 1 型號： DG255010