小合成氨厂低温变换工段工艺设计资料

《化工工艺设计任务书》

变换工艺设计说明书

设计题目小合成氨厂低温变换工段工艺设计

课题来源小合成氨厂低温变换工段工艺设计变换工段化学工艺设计标准变换工段在合成氨生产起的作用既是气体净化工序，又是原料气的再制造工序，经过变换工段后的气体中的CO含量大幅度下降，符合进入甲烷化或者铜洗工段气质要求。

要求：1.绘制带控制点的工艺流程图

2.系统物料、能量衡算

3.系统主要设备能力及触媒装填量核算

4•该工段设备多，工艺计算复杂，分变换炉能力及触媒装填量核算、系统热量核算和系统水循环设备及能力核算。

变换工艺流程

低压机四段来的半水煤气压力 2.0 MPa，温度40C的半脱气经热水洗涤塔除去气体中的油

污、杂质，进入饱和塔下部与上部喷淋下来的166〜175 C的热水逆流接触，进行传质传热，

使气体中的水汽含量接近饱和，从塔顶出来到蒸汽喷射器，补入外管来的高压蒸汽，进一步

提高气体的温度和水气比，使出0/干气=0.6〜0.7。达到变换所需的液气比值。接着气体进

入半水煤气换热器I,半水煤气换热器n管内加热，温度升至300 C,经过加压电炉进入中

变炉内。中变炉触媒分三段，每段各装一层触媒，上段出口变换气CO含量13〜15%，温度

437C，通过甲烷化加热器壳程换热和增湿器降温，增湿温度降至370C进入中变二段，二

段出口CO变换率8〜9%，温度403 C进入增温器，三段出口变换气中，CO 3〜3.5%，温度386C，经过半水煤气换热器n和半水煤气换热器I的管间，加热进中变的半水煤气，温度降至285C 然后进入一水加热器被管内的循环热水降温至185C,进入低变炉进行低温变换。

低变炉触媒分上、下两段，每段各层一层耐硫变换催化剂，上段出口变换气温度222C，含CO 0.5〜0.6%，进入段间冷却器管间，温度降至190C，进入低变炉下段反应，出口变换气

温度232 C,含CO 0.2〜0.3%，进入二水加热器降温后，温度170 C进入热水塔与饱和塔底

出来的热水逆流接触，进行传质传热，进一步降温并回收热量，147C的变换气接着又进入

脱盐水预热器管内与来自脱盐水站的脱盐水换热后进入变换气水冷器管间，出来后温度降至

40 C,在变换气水分离器内，分离冷凝水后去变脱工段。

变换工段化学工艺设计原则

1.入工序气体流量：6000kmol/h （干基）压力：

2.47Mpa温度：40 C

2.入口气体组分：CO%=2.01% CO2%=10.95% 出％=41.49% 2%=1

3.93% CH4%=0.21% H2O%=31.23% Ar=0.18 %（体积比）

3.出口气体组分：CO% < 0.34% （体积比）

目录

1.前言................................................................ 1.

1.1.变换气反应原理................................................ 1.

1.2.CO变换反应的化学平衡的影响因素： (3)

1.3.CO低温变换催化剂............................................. 4.

1.4.工艺流程简述.................................................. 5.

2.物料及热量衡算 ..................................................... 7.

2.1.设计条件...................................................... 7.

2.2.低温炉变换第I段催化剂层物料及热量衡算 (7)

2.2.1.低温变换第I段催化剂层 H20/干气 (7)

2.2.2.低温变换第I段催化剂层CO的平衡转换率计算 (8)

2.2.

3.出口温度校核............................................ 8.

2.2.4.低温炉变换第I段催化剂层物料及热量衡算 (9)

2.3.第二变换炉第U段催化剂床层物料及热量衡算 (9)

2.3.1.第二变换炉第二段催化剂层CO的平衡转化率计算 (10)

2.3.2.第二变换炉第二段催化剂热量衡算......................... 1 0

2.3.3.平衡温距校核.......................................... 1.1

3.主要设备计算 ...................................................... 1.2

3.1.低变换炉的计算 (12)

3.1.1.低温变换第一段催化剂用量计算........................... 1 2

3.1.2.第二变换炉第二段催化剂用量计算......................... 1 3

3.2.煤气换热器的计算 (14)

3.2.1.设备直径及管数确定..................................... 1.4

3.2.2.设备规格的确定 (15)

3.2.3.传热系数计算 (16)

3.2.4.传热面积计算 (20)

3.2.5.列管长度的计算 (20)

4.主要设备一览表 (21)

5.主要参考文献 (22)

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1.刖言

合成氨生产常用的原料包括：焦碳、煤、焦炉气、天然气、石脑油和重油。

不论以固体、液体或气体为原料，所得到的合成氨原料气中均含有一氧化碳。固体燃料气化所得半水煤气中的一氧化碳含量为28%~30%，烃类蒸汽转化为

12%~13%,焦炉转化气为11%~15%，重油部分氧化为44%~48%。一氧化碳的清除一般分