年產五萬噸合成氨變換工段工藝初步設計

目   錄
1. 前言………………………………………………………………………………4
2. 工藝原理…………………………………………………………………………4
3. 工藝條件…………………………………………………………………………5
4. 工藝流程的確定…………………………………………………………………6
5. 主要設備的選擇說明……………………………………………………………6
6. 對本設計的綜述…………………………………………………………………6
第一章 變換工段物料及熱量衡算……………………………………………8
第一節(jié) 中變物料及熱量衡算………………………………………………………8
1．確定轉化氣組成…………………………………………………………………8
2．水汽比的確定……………………………………………………………………8
3．中變爐一段催化床層的物料衡算………………………………………………9
4．中變爐一段催化床層的熱量衡算………………………………………………11
5．中變爐催化劑平衡曲線…………………………………………………………13
6.  最佳溫度曲線的計算……………………………………………………………14
7．操作線計算……………………………………………………………………15
8．中間冷淋過程的物料和熱量計算……………………………………………16
9．中變爐二段催化床層的物料衡算 ……………………………………………17
10.中變爐二段催化床層的熱量衡算……………………………………………18
第二節(jié) 低變爐的物料與熱量計算………………………………………………19
第三節(jié) 廢熱鍋爐的熱量和物料計算……………………………………………24
第四節(jié) 主換熱器的物料與熱量的計算…………………………………………26
第五節(jié)   調溫水加熱器的物料與熱量計算……………………………………28
第二章 設備的計算………………………………………………………………29
1. 低溫變換爐計算………………………………………………………………29
2. 中變廢熱鍋爐…………………………………………………………………31
參考文獻及致謝………………………………………………………………… 35
前    言
  氨是一種重要的化工產品，主要用于化學肥料的生產。合成氨生產經過多年的發(fā)展，現已發(fā)展成為一種成熟的化工生產工藝。合成氨的生產主要分為：原料氣的制取；原料氣的凈化與合成。粗原料氣中常含有大量的C，由于CO是合成氨催化劑的毒物，所以必須進行凈化處理，通常，先經過CO變換反應，使其轉化為易于清除的CO2和氨合成所需要的H2。因此，CO變換既是原料氣的凈化過程，又是原料氣造氣的繼續(xù)。最后，少量的CO用液氨洗滌法，或是低溫變換串聯甲烷化法加以脫除。
變換工段是指CO與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的過程。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用。
目前，變換工段主要采用中變串低變的工藝流程，這是從80年代中期發(fā)展起來的。所謂中變串低變流程，就是在B107等Fe-Cr系催化劑之后串入Co-Mo系寬溫變換催化劑。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。一方面入爐的蒸汽比有了較大幅度的降低；另一方面變換氣中的CO含量也大幅度降低。由于中變后串了寬變催化劑，使操作系統的操作彈性大大增加，使變換系統便于操作，也大幅度降低了能耗。
工藝原理：
一氧化碳變換反應式為：
CO+H2O=CO2+H2+Q    (1-1)
                       CO+H2 = C+H2O      (1-2)
其中反應（1）是主反應，反應（2）是副反應，為了控制反應向生成目的產物的方向進行，工業(yè)上采用對式反應（1—1）具有良好選擇性催化劑，進而抑制其它副反應的發(fā)生。
一氧化碳與水蒸氣的反應是一個可逆的放熱反應，反應熱是溫度的函數。
變換過程中還包括下列反應式：
H2+O2=H2O+Q