(完整版)合成氨厂变换工段工艺设计毕业设计

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四川理工学院

毕业设计题目年产三万吨合成氨厂变换工段设计

作者

系别材料与化学工程系

专业无机化工011

指导教师

接受任务日期2005年2月28日

完成任务日期2005年6月1 日

四川理工学院

毕业设计说明书题目年产3吨合成氨厂变换工段设计

作者

系别材料与化学工程系

专业无机化工

指导教师

接受任务日期2005年2月28日

完成任务日期2005年6月1 日

四川理工学院

毕业设计任务书

材化系无机化工专业01 级 1 班

题目年产3吨合成氨厂变换工段设计

起讫日期 2005 年2 月28 日起至2005 年6 月1 日止指导老师

教研室主任

系主任

学生姓名

批准日期 2005 年 2 月 28 日

接受任务日期 2005 年 2 月 28

日

完成任务日期 2005 年 6 月 1 日

一．计要求：

1.进行工段工艺流程设计，绘制带主要控制点的工艺

流程图。

2.进行工段物料计算、热量计算，并绘制物料衡算表、

热量衡算表。

3.进行工段设备设计、选型，制备设备一览表。

4.编写工段工艺初步设计说明书。

5.绘制主要设备结构图。

二．设计原始数据：

以在自贡市鸿鹤化工厂的实际数据为

原始数据

组分CO2CO H2N2O2CH4合计

含量，％9.60 11.42 55.71 22.56 0.33 0.38 100

目录

说明书 (4)

前言 (4)

1.工艺原理 (4)

2.工艺条件 (4)

3.工艺流程的选择 (5)

4.主要设备的选择说明 (5)

5.工艺流程的说明 (6)

第一章物料与热量衡算 (7)

1．水汽比的确定 (7)

2．中变炉C O的实际变换率的求取 (8)

3．中变炉催化剂平衡曲线 (9)

4.最佳温度曲线的计算 (10)

5．中变炉一段催化床层的物料衡算 (11)

6．中变一段催化剂操作线的计算 (17)

7．中间冷淋过程的物料和热量衡算 (17)

8．中变炉二段催化床层的物料与热量衡算 (19)

9．中变二段催化剂操作线计算......................................................2 3 10.低变炉的物料与热量衡算 (24)

11低变催化剂操作线计算 (29)

12低变炉催化剂平衡曲线 (29)

13.最佳温度曲线的计算 (30)

14废热锅炉的物料和热量衡算 (31)

15.水蒸汽的加入 (34)

16主换热器的物料与热量的衡

算......................................................3 4 17.调温水加热器的物料与热量衡算...................................................3 6 第二章设备的计算 (37)

1.中变炉的计算 (37)

2.主换热器的计算 (42)

设计的综述 (6)

参考文献 (49)

致谢………………………………………………………………………………

(50)

第一章物料与热量衡算

已知条件：

组分CO2CO H2N2O2CH4合计

含量，％9.60 11.42 55.71 22.56 0.33 0.38 100 计算基准：1吨氨

计算生产1吨氨需要的变换气量：

（100017）×22.4（2×22.56）=2920.31 M3(标)

因为在生产过程中物料可能会有损失，因此变换气量取2962.5 M3(标)

年产3万吨合成氨生产能力（一年连续生产330天）：

日生产量：=90.9Td=3.79T(

水)

=52.862kmol

因此进中变炉的变换气湿组分

组分CO2CO H2N2O2CH4H2O 合计含

量％

6.86 8.16 39.80 16.12 0.24 0.27 28.56 100

M3(标) 284.42 338.32 1650.42 668.34 9.77 11.2

6 1184.1

2

4146.61

kmol12.69 15.10 73.68 29.84 0.44 0.50 52.86 185.12

2.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8.16％，要求变换气中CO 含量为2％，故根据变换反应：

CO+H2O＝H2+CO2，

则CO的实际变换率公式为：

X p％=×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：X p=

=74％

则反应掉的CO的量为：

8.16×74％=6.04

则反应后的各组分的量分别为：

H2O％=28.56％-6.04％+0.48％

=23％

CO％=8.16％-6.04％

=2.12％

H2％=39.8％+6.04％-0.48％

=45.36％

CO2％=6.86％+6.04％

=12.9％

中变炉出口的平衡常数：

Kp= （H2％×CO2％）（H2O％×CO％）=12

查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》可知Kp=12时温度为397℃。中变的平均温距为397℃-365℃=32℃

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℃，