文档介绍：目录
前言………………………………………………………………………………4
工艺原理…………………………………………………………………………4
工艺条件…………………………………………………………………………5
工艺流程的确定…………………………………………………………………6
主要设备的选择说明……………………………………………………………6
对本设计的综述…………………………………………………………………6
第一章变换工段物料及热量衡算……………………………………………8
第一节中变物料及热量衡算………………………………………………………8
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6. 最佳温度曲线的计算……………………………………………………………14
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第二节低变炉的物料与热量计算………………………………………………19
第三节废热锅炉的热量和物料计算……………………………………………24
主换热器的物料与热量的计算…………………………………………26
第五节调温水加热器的物料与热量计算……………………………………28
第二章设备的计算………………………………………………………………29
1. 低温变换炉计算………………………………………………………………29
2. 中变废热锅炉…………………………………………………………………31
参考文献及致谢………………………………………………………………… 35
前言
氨是一种重要的化工产品,主要用于化学肥料的生产。合成氨生产经过多年的发展,现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。合成氨的生产主要分为:原料气的制取;原料气的净化与合成。粗原料气中常含有大量的C,由于CO是合成氨催化剂的毒物,所以必须进行净化处理,通常,先经过CO变换反应,使其转化为易于清除的CO2和氨合成所需要的H2。因此,CO变换既是原料气的净化过程,又是原料气造气的继续。最后,少量的CO用液氨洗涤法,或是低温变换串联甲烷化法加以脱除。
变换工段是指CO与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的过程。在合成氨工艺流程中起着非常重要的作用。
目前,变换工段主要采用中变串低变的工艺流程,这是从80年代中期发展起来的。所谓中变串低变流程,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。在中变串低变流程中,由于宽变催化剂的串入,操作条件发生了较大的变化。一方面入炉的蒸汽比有了较大幅度的降低;另一方面变换气中的CO含量也大幅度降低。由于中变后串了宽变催化剂,使操作系统的操作弹性大大增加,使变换系统便于操作,也大幅度降低了能耗。
工艺原理:
一氧化碳变换反应式为:
CO+H2O=CO2+H2+Q (1-1)
CO+H2 = C+H2O (1-2)
其中反应(1)是主反应,反应(2)是副反应,为了控制反应向生成目的产物的方向进行,工业上采用对式反应(1—1)具有良好选择性催化剂,进而抑制其它副反应的发生。
一氧化碳与水蒸气的反应是一个可逆的放热反应,反应热是温度的函数。
变换过程中还包括下列反应式:
H2+O2=H2O+Q
工艺条件
:
压力对变换反应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应易于进行。单就平衡而言,加压并无好处。但从动力学角度,加压可提高反应速率。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行变换的能耗,比常压变换再进行压缩的能耗底。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,.
:
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