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化工设计说明书
设计题目: 年产20万吨合成氨变换工段工艺设计

系别: 化学化工学院
专业:
班级:
学生:
指导老师:
20年X月X日
本章符号对照表
M——相对分子质量,g/mol t/T——温度,℃/K
Vm——摩尔体积(0℃,)/(L/mol) V——半水煤气体积,m ³
pco 、pH2O 、pco2 、pH2 ——分别为CO、H 2 O、CO 2和H 2各组分的分压 H ——标准摩尔焓(kJ /mol) ρ/r——密度/(kg/ m3)
S——标准摩尔熵/(J/mol·k) Kp ——平衡常数
Kt——反应速率常数,mol/(·g·h) m——质量,kg
yco 、yH2O 、yco2 、yH2 ——分别为CO、H 2 O、CO 2和H 2 摩尔分数
X——实际变换率,%
ya 、ya′——分别为原料气及变换气中一氧化碳的摩尔分数
Cp——气体的平均比热容,kJ/(kmol·℃)或kJ(kg·℃)
R——气体常数,/(mol·K)
E——化学反应活化能,J/mol
g——重力加速度,m/s2
G——气体质量流速,kg/(m2·h) Tm——最适宜温度,K
i——水蒸气在t℃时的焓,kj/kg
Φ——饱和度,% Q——热量,kJ
w——干气空间速度 m/s u——催化剂自由容积分数 R——汽/气比
Di——塔体内直径,mm de ——当量直径,m H塔高,mm
——管板填充系数 n——列管根数 t——管子中心距
m——混合气体在温度t时的黏度,MPa·s
i——混合气体中i组分在温度t时的黏度,MPa·s
yi ——混合气体中i组分摩尔分数 Mi——混合气体中i组分的分子量
Sa ——弓形截面积,m2 hˊ——弓形高度,m H ——档板间距,m
F——传热面积,m2 L——列管长度,m K——总传热系数,kJ/(m2 ·h·℃) ——塔体焊缝隙数[]300 ——筒体材料在设计温度300℃下的许用应力 C1 ——钢板厚度负偏差,mm C2——腐蚀裕量,mm
目录
前言 7
1 绪论 7
氨的性质和用途 7
小型氨厂的发展 8
合成氨生产方法简介 8
一氧化碳变换在合成氨中的意义 8
2 一氧化碳脱除方发和选择 11
11
11
3 一氧化碳变换方案 12
12
13
中变炉的选择 13
4 变换工艺的计算 15
中变炉的计算 15
饱和热水塔出口热水温度估算 24
饱和热水塔物料和热量计算 24
换热气物料和热量的计算 28
5 设备的计算 35
变换炉的计算 35
饱和热水塔的计算 38
44
中间换热器的计算 48
水加热器的计算 50
热水循环塔的计算 53
变换冷却器的计算 56
6 变换炉的结构的计算 60
变换炉设计条件 60
60
7 设备的选型 66
8 变换反应的工艺参数和工艺条件 67
67
变换过程的工艺条件 67
9 设计结果一览表 70
参考文献 71
致谢 72
年产20万吨合成氨变换工段工艺设计
指导老师:
摘要:用中温中压三段变换的方法,半水煤气首先经过饱和热水塔,在饱和热水塔内气体与塔顶流下的热水逆流接触进行热量与质量传递,使半水煤气体温增湿,出塔气体进入气水分离器分离夹带的液滴,再进入主热换热器、中间换热器和电炉升温,使温度达到320℃左右进入变换炉一段。经一段反应后的变换气在段间补充水分后进入变换炉二段,二段反应后变换气进入中间换热器,达到一定温度后进入三段反应,%%左右,使之符合年产9万吨中温变换工艺设计的要求。本设计从变换理论,工艺计算及设备选型等方面进行了阐述,并对该变换工艺进行了物料计算,热量计算和有关的设备计算。根据设计任务和要求,确定了一套中温变换系统。本设计采用低温活性好的中变催化剂,降低了炉气中蒸汽比,采用电炉升温,革新了变换炉系统燃烧炉升温的方法,使之达到操作简单、平稳、省时、节能的效果。
关键词:半水煤气;一氧化碳;变换系统

前言
本设计为年产20万吨合成氨的一氧化碳中温变换的初步设计,采用中温中压三段变换,%降到3%左右。一氧化碳的变换是一个可逆的放热