年产12万吨合成氨变换工段工艺设计毕业设计.docx

1、年产12万吨合成氨变换工段工艺设计毕业设计毕业论文声明本人郑重声明：1此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。2本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。3若在大学学院毕业论文审查小组复审中，

2、发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。学位论文作者（签名）： 年 月 关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规

3、定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或

4、者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到中国学位论文全文数据库进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名： 日期：指导教师签名： 日期：第一章 物料与热量衡算已知条件：组 分CO2COH2N2ArCH4合计含量 9.07 13.43 54.96 22.04 0.290.21100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/（20.2204）=2989.22 M3(标)因

5、为在生产过程中物料可能会有损失，因此变换气量取3000 M3(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

6、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(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)272.1402.91648.8661.28.76.315314539.1kmol12.1517.9973.6129.520.390.2868.35202.642.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

7、.87，要求变换气中CO含量为0.2，故根据变换反应：CO+H2OH2+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：8.8775.93=6.73则反应后的各组分的量分别为： H2O=33.73-6.73=27CO=8.87 -6.73=2.14H2 =36.32+6.73=43.05CO2=5.99+6.73=12.72中变炉出口的平衡常数：Kp= （H2CO2）/（H2OCO）=9.48查得Kp=9.48时温度为424。中变的平均温距为424-390=34根据合成氨工艺与节能 可知中

8、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。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：T300 320 340 360 380400T573593613633653673Xp0.92860.90800.88420.85740.82780.7956T 420 440 460T693713733Xp0.76130.72530.6880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

9、-01型催化剂，最适宜温度曲线由式 进行计算。E1=74.49kJ/mol，E2=113.39 kJ/mol。最适宜温度计算结果列于下表中：Xp0.92860.90800.88420.85740.82780.7956T573593613633653673T272290308326344362 Xp0.76130.72530.6880T693713733T380397414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5.998.87

10、36.3214.570.190.1433.73100M3(标)272.1402.91648.8661.28.76.31531.024539.1kmol12.1517.9973.6129.520.390.2868.35202.642.4.1 中变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：60402.9=241.74 M3(标) =10.79kmol出一段催化床层的CO的量为：402.9-241.74=161.16 M3(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=1890.54M3(标)=84

11、.40kmol故在一段催化床层反应后剩余的CO2的量为：272.1+241.74=513.84 M3(标)=22.94kmol故出中变炉一段催化床层的变换气干组分的体积：V总（干）=161.16+1890.54+513.84+661.2+6.3+8.7=3241.74 M3(标)故出中变炉一段催化床层的变换气干组分中CO的含量：CO=4.97%同理得：CO2=15.85%H2=58.32%Ar=0.27% N2=20.40%CH4=0.19%所以出中变炉一段催化床层的变换气干组分：组 分CO2COH2N2CH4Ar合计含量15.854.9758.3220.400.190.27100M3(标)5

12、13.84161.161890.54661.26.38.73241.74Kmol22.947.1984.4029.520.280.39144.72剩余的H2O的量为：1531.02-241.74=1289.28 M3(标)=57.56kmol故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的体积：V总（湿）=3241.74+1289.28=4531.02 M3(标)=202.28kmol故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分中H2O的含量 H2O= =28.45%故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分中CO2的含量 CO2=11.34同理可得： CO=3.56 H2=41.72 N2=14.59 CH4=0.

13、14 Ar=0.19所以出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量（）：组 分CO2COH2N2CH4ArH2O合计含量11.343.5641.7214.590.140.1928.45100M3(标)513.84161.161890.5661.26.38.71289.284531.02Kmol22.947.1984.4029.520.280.3957.56202.282.4.2对出中变炉一段催化床层的变换气的温度进行估算：已知出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量（）组 分CO2COH2N2CH4ArH2O合计含量11.343.5641.7214.590.140.1928.45100M3(标)513.84161.161890.5661.26.3