年产12万吨合成氨变换工段工艺设计本科毕设论文.doc

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1、兰州交通大学毕业设计第一章物料与热量衡算已知条件：组分CO2COH2N2ArCH4合计含量％9.0713.4354.9622.040.290.21100计算基准：1吨氨计算生产1吨氨需要的变换气量：（1000/17）×22.4/（2×0.2204）=2989.22M3(标)因为在生产过程中物料可能会有损失，因此变换气量取3000M3(标)年产10万吨合成氨生产能力（一年连续生产300天）：日生产量：100000/300=333.3T/d=13.89T/h要求出低变炉的变换气干组分中CO％不大于0.3％。进中变炉的变换气

2、干组分：组分CO2COH2N2ArCH4合计含量，％9.0713.4354.9622.040.290.21100M3(标)272.1402.91648.8661.28.76.33000kmol12.1417.9973.6129.520.390.28133.93假设进中变炉的变换气温度为370℃，取变化气出炉与入炉的温差为20℃，出炉的变换气温度为390℃。进中变炉干气压力。P=1.8Mpa.1．水气比的确定：考虑到是天然气蒸汽转化来的原料气，所以取H2O/CO=3.8故V（水）=3.8Vc=1531.02m3(标)，n

3、(水)=68.35kmol因此进中变炉的变换气湿组分组分CO2COH2N2ArCH4H2O合计含量％5.998.8736.3214.570.190.1433.73100M3(标)272.1402.91648.8661.28.76.315314539.1kmol12.1517.9973.6129.520.390.2868.35202.6443兰州交通大学毕业设计2.中变炉的计算2.1中变炉CO的实际变换率的求取假定湿转化气为100mol，其中CO湿基含量为8.87％，要求变换气中CO含量为0.2％，故根据变换反应：CO+

4、H2O＝H2+CO2，则CO的实际变换率公式为：Xp％=×100（2-1）式中、分别为原料及变换气中CO的摩尔分率（湿基）所以：Xp==75.93％则反应掉的CO的量为：8.87×75.93％=6.73则反应后的各组分的量分别为：H2O％=33.73％-6.73％=27％CO％=8.87％-6.73％=2.14％H2％=36.32％+6.73％=43.05％CO2％=5.99％+6.73％=12.72％中变炉出口的平衡常数：Kp=（H2％×CO2％）/（H2O％×CO％）=9.48查得Kp=9.48时温度为424℃。中

5、变的平均温距为424℃-390℃=34℃根据《合成氨工艺与节能》可知中温变换的平均温距为：30℃到50℃，中变的平均温距合理，故取的H2O/CO可用。43兰州交通大学毕业设计2.2中变炉催化剂平衡曲线根据H2O/CO=3.8XP=×100％V=KPAB-CDq=U=KP（A+B）+（C+D）W=KP-1其中A、B、C、D分别代表CO、H2O、CO2及H2的起始浓度计算结果列于下表：T300320340360380400T573593613633653673Xp0.92860.90800.88420.85740.8278

6、0.7956T420440460T693713733Xp0.76130.72530.6880中变炉催化剂平衡曲线如下：2.3最佳温度曲线的计算由于中变炉选用QCS-01型催化剂，43兰州交通大学毕业设计最适宜温度曲线由式进行计算。E1=74.49kJ/mol，E2=113.39kJ/mol。最适宜温度计算结果列于下表中：Xp0.92860.90800.88420.85740.82780.7956T573593613633653673T272290308326344362Xp0.76130.72530.6880T6937

7、13733T380397414将以上数据作图即得最适宜温度曲线如下图：2.4中变炉一段催化床层的物料衡算已知条件：进中变炉一段催化床层的变换气的温度为370℃进中变炉一段催化床层的变换气湿组分：组分CO2COH2N2ArCH4H2O合计含量％5.998.8736.3214.570.190.1433.7310043兰州交通大学毕业设计M3(标)272.1402.91648.8661.28.76.31531.024539.1kmol12.1517.9973.6129.520.390.2868.35202.642.4.1中变

8、炉一段催化床层的物料衡算假设CO在一段催化床层的实际变换率为60％故在一段催化床层反应掉的CO的量为：60％×402.9=241.74M3(标)=10.79kmol出一段催化床层的CO的量为：402.9-241.74=161.16M3(标)=7.19kmol故在一段催化床层反应后剩余的H2的量为：1648.8+241.74=189