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%A7五万吨合成氨变换工段工艺初步设计

%A7五万吨合成氨变换工段工艺初步设计
%A7五万吨合成氨变换工段工艺初步设计

四川理工学院

毕业设计

题目年产五万吨合成氨变换工段工艺初步设计

系别化学工程与工艺

专业无机化工 011

指导教师

教研室主任

学生姓名

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

毕业论文任务书

材料与化学工程系无机化工专业2001-1 班题目年产五万吨合成氨变换工段工艺初步设计

起迄日期2005年 2 月25 日起至2005 年 6 月1日止

指导老师

教研室主任(签名)

系主任(签名)

学生姓名

批准日期2005 年 2 月25 日

接受任务日期2005 年 2 月25 日

完成任务日期2005 年 6 月 1 日

一、设计(论文)的要求:

1、说明书包括前言,合成氨变换工段工序原理,工艺条件及工艺流

程确定,以及主要设备的选择说明,对本设计的评述。

2、计算部分包括物料衡算,热量衡算,有效能利用率计算,主要设备

计算。

3、图纸带控制点的工艺流程图。

二、设计(论文)的原始数据:

天然气成分:以鸿化厂的实际工作数据为依据来进行。

年工作日330天,其余数据自定。

三、参考资料及说明:

《化工工艺设计手册》(上、下册)、《氮肥工艺设计手册》理化数据、《化肥企业产品能平衡》、《小合成氨厂工艺技术与设计手册》、《合成氨工学》、《化工制图》、《化工原理》、《化学工程》、《化工设计概论》以及关于氮肥的其他相关杂志。

目录

1.前言 (4)

2.工艺原理 (4)

3.工艺条件 (5)

4.工艺流程的确定 (6)

5.主要设备的选择说明 (6)

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)

1.确定转化气组成 (8)

2.水汽比的确定 (8)

3.中变炉一段催化床层的物料衡算 (9)

4.中变炉一段催化床层的热量衡算 (11)

5.中变炉催化剂平衡曲线 (13)

6. 最佳温度曲线的计算 (14)

7.操作线计算 (15)

8.中间冷淋过程的物料和热量计算 (16)

9.中变炉二段催化床层的物料衡算 (17)

10.中变炉二段催化床层的热量衡算 (18)

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)

第四节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CO

2和氨合成所需要的H

2

。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+H

2O=CO

2

+H

2

+Q (1-1)

CO+H

2 = C+H

2

O (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:

H 2+O

2

=H

2

O+Q

工艺条件

1.压力:

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。一般小型氨厂操作压力为0.7-1.2MPa,中型氨厂为1.2~1.8Mpa 。本设计的原料气由小型合成氨厂天然气蒸汽转化而来,故压力可取1.7MPa. 1.温度:

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,反应推动力变小,对反应速率不利,可见温度对两者的影响是相反的。因而存在着最佳反应温对一定催化剂及气相组成,从动力学角度推导的计算式为

Tm=

1

2

12ln

1E E E E RT T e e

-+

式中Tm 、Te —分别为最佳反应温度及平衡温度,最佳反应温度随系统组成和催化剂的不同而变化。

1.

汽气比:

水蒸汽比例一般指H 2O/CO 比值或水蒸汽/干原料气.改变水蒸汽比例是工业变换反应中最主要的调节手段。增加水蒸汽用量,提高了CO 的平衡变换率,从而有利于降低CO 残余含量,加速变换反应的进行。由于过量水蒸汽的存在,保证催化剂中活性组分Fe 3O 4的稳定而不被还原,并使析炭及生成甲烷等副反应不易发生。但是,水蒸气用量是变换过程中最主要消耗指标,尽量减少其用量对过程的经济性具有重要的意义,蒸汽比例如果过高,将造成催化剂床层阻力增加;CO 停留时间缩短,余热回收设备附和加重等,所以,中(高)变换时适宜的水蒸气比例一般为:H 2O/CO=3~5,经反应后,

中变气中H

O/CO可达15以上,不必再添加蒸汽即可满足低温变换的要求。

2

工艺流程确定

目前的变化工艺有:中温变换,中串低,全低及中低低4种工艺。本设计参考四川省自贡市鸿鹤化工厂的生产工艺,选用中串低工艺。转化气从转化炉进入废热锅炉,在废热锅炉中变换气从920℃降到330℃,在废热锅炉出口加入水蒸汽使汽气比达到3到5之间,以后再进入中变炉将转换气中一氧化碳含量降到3%以下。再通过换热器将转换气的温度降到180℃左右,进入低变炉将转换气中一氧化碳含量降到0.3%以下,再进入甲烷化工段。主要设备的选择说明

中低变串联流程中,主要设备有中变炉、低变炉、废热锅炉、换热器等。低变炉选用C6型催化剂,计算得低变催化剂实际用量10.59m3。以上设备的选择主要是依据所给定的合成氨系统的生产能力、原料气中碳氧化物的含量以及变换气中所要求的CO浓度。

对本设计评述

天然气变换工段工序是合成氨生产中的第一步,也是较为关键的一步,因为能否正常生产出合格的压缩气,是后面的所有工序正常运转的前提条件。

因此,必须控制一定的工艺条件,使转化气的组成,满足的工艺生产的要求。

在本设计中,根据已知的天然气组成,操作条件,采用了中变串低变的工艺流程路线。首先对中,低变进行了物料和热量衡算,在计算的基础上,根据计算结果对主要设备选型,最终完成了本设计的宗旨。设计中一共有中温废热锅炉,中变炉,主换热器,调温水换热器,低变炉几个主要设备。

由于天然气变换工段工序是成熟工艺,参考文献资料较多,在本设计中,主要参考了《小合成氨厂工艺技术与设计手册》和《合成氨工艺学》这两本书。由于时间有限,设计可能不完善,请各位老师指出。谢谢!

第一章变换工段物料及热量衡算

第一节中温变换物料衡算及热量衡算

1.确定转化气组成:

已知条件中变炉进口气体组成:

计算基准:1吨氨

计算生产1吨氨需要的变化气量:(1000/17)×22.4/(2×22.56)=2920.31 M3(标) 因为在生产过程中物量可能回有消耗,因此变化气量取2962.5 M3(标)

年产5万吨合成氨生产能力:

日生产量:50000/330=151.52T/d=6.31T/h

要求出中变炉的变换气干组分中CO%小于2%

进中变炉的变换气干组分:

假设入中变炉气体温度为335摄氏度,取出炉与入炉的温差为30摄氏度,则出炉温度为365摄氏度。

进中变炉干气压力

P=1.75Mpa.

2.水汽比的确定:

考虑到是天然气蒸汽转化来的原料气,所以取H2O/CO=3.5

=1973.52m3(标) n(水)=88.1kmol

故V

(水)

因此进中变炉的变换气湿组分:

中变炉CO 的实际变换率的求取:

假定湿转化气为100mol ,其中CO 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+H 2O =H 2+CO 2,则CO 的实际变换率为:

X %=

()

a a a a Y Y Y Y '+'

-1×100=74% 式中Ya 、'a Y 分别为原料及变换气中CO 的摩尔分率(湿基) 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: H 2O %=28.56%-6.04%+0.48%=23% CO %=8.16% -6.04%=2.12% H 2% =39.8%+6.04%-0.48%=45.36% CO 2%=6.86%+6.04%=12.9% 中变炉出口的平衡常数:

K= (H 2%×CO 2%)/(H 2O %×CO %)=12

查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》可知K=12时温度为397℃。 中变的平均温距为397℃-365℃=32℃ 中变的平均温距合理,故取的H 2O/CO 可用。 3.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%。 因为进中变炉一段催化床层的变换气湿组分:

假使O 2与H 2 完全反应,O 2 完全反应掉 故在一段催化床层反应掉的CO 的量为:

60%×563.86=338.318M3(标)=15.1koml

出一段催化床层的CO的量为:

563.86-338.318=225.545 M3(标)=10.069koml

故在一段催化床层反应后剩余的H

2

的量为:

2750.68+338.318-2×16.29=3056.41 M3(标)=136.447koml

故在一段催化床层反应后剩余的CO

2

的量为:

474+338.318=812.318 M3(标)=36.26koml

出中变炉一段催化床层的变换气干组分:

剩余的H

2

O的量为:

1973.52-338.318+2×16.29=1667.79M3(标)=74.45koml 所以出中变炉一段催化床层的变换气湿组分:

对出中变炉一段催化床层的变换气的温度进行计算:

已知出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量(%):

对出变炉一段催化床层的变换气温度进行估算:

根据:K=(H

2%×CO

2

%)/(H

2

O%×CO%)计算得K=6.6

查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》知当K=6.6时t=445℃设平均温距为30℃,则出变炉一段催化床层的变换气温度为:445℃-30℃=415℃

4.中变炉一段催化床层的热量衡算

以知条件:进中变炉温度:335℃

出变炉一段催化床层的变换气温度为:415℃

反应放热Q:在变化气中含有CO,H

2O,O2,H

2

这4种物质会发生以下2种反应:

CO +H

2O=CO

2

+H

2

(1-1)

O 2 + 2H

2

= 2 H

2

O (1-2)

这2个反应都是放热反应。

为简化计算,拟采用统一基准焓(或称生成焓)计算。以P=1atm,t=25℃为基准的气体的统一基准焓计算式为:

H T =△H0

298

=Cpdt

式中H

T

——气体在 T298在TK的统一基准焓,kcal/kmol(4.1868kJ/kmol);

△H0

298

——该气体在25℃下的标准生成热,kcal/kmol(4.1868kJ/kmol);

T——绝对温度,K;

Cp ——气体的等压比热容,kcal/(kmol.℃)[4.1868kJ/(kmol.℃)]

气体等压比热容与温度的关系有以下经验式:

Cp=A

0+A

1

×T+A

2

×T2+A

3

×T3+……

式中A

0、A

1

、A

2

、A

3

……气体的特性常数

将式代入式积分可得统一基准焓的计算通式:

Ht=a

0+a

1

×T+a

2

×T2+a

3

×T3+a

4

×T4

式中常数a

0、a

1

、a

2

、a

3

、a

4

与气体特性常数及标准生成热的关系为:

a

1=A

, a

2

=A

1

/2, a

3

=A

3

/4, a

4

=A

3

/4

a 0=△H0

298

-298.16a

1

-298.162×a2-298.163×a

3

-298.164×a

4

采用气体的统一基准焓进行热量平衡计算,不必考虑系统中反应如何进行,步骤有多少,只要计算出过程始态和末态焓差,即得出该过程的总热效果。

△H=(∑ni×Hi)始-(∑ni×Hi)末

式中△H——过程热效应,其值为正数时为放热,为负数时系统为吸热,kcal;(4.1868kJ);

ni --- 始态或末态气体的千摩尔数,kmol;

Hi —始态温度下或末态温度下;

I —气体的统一基准焓,kcal/kmol,(4.1868kJ/kmol)

现将有关气体的计算常数列于下表中

气体统一基准焓(通式)常数表

计算O

2

的基准焓:

根据基准焓的计算通式:Ht=a

0+a

1

×T+a

2

×T2+a

3

×T3+a

4

×T4

在415℃时T=415+273=683K

查表可得变换气的各个组分的基准焓列于下表:

放热: CO +H

2O=CO

2

+H

2

(1)

△H1=(∑Hi)始-(∑Hi)末

=-376630.6208+11405.77+98953.987+228191.759

=-38079.10484kJ/koml

Q1=15.1×(-38079.10484)=-575121.414kJ

O

2 + 2H

2

= 2 H

2

O (2)

Q2=△H2=(∑ni×Hi)始-(∑ni×Hi)末=-368924.3632kJ

气体共放热:

Q=Q1+Q2=575121.414+368924.3632=944045.7772kJ

气体吸热Q3:

根据《物理化学》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ,可用公式:Cp=a+b+CT-2来计算热容。热容的单位为kJ/(kmol.℃)

查表可得:

Cpm=∑Yi*Cp=34.06 KJ/(kmol.℃)

所以气体吸热Q3=34.06*307.8*(415-330)=891111.78kJ 假设热损失Q4 根据热量平衡的:

Q= Q3 +Q4 Q4=52934.965 kJ

5.中变炉催化剂平衡曲线 根据H 2O/CO=3.5,与公式X P =AW

q

U 2-×100% V=K P AB-CD q=WV U 42-

U=K P (A+B )+(C+D ),W=K P -1

中变炉催化剂平衡曲线如下:

0.20.40.6

0.8

1250300320340360380400420440460

温度 (℃)

转化率 X p

中变炉平衡曲线

6.最佳温度曲线的计算

由于中变炉选用C6型催化剂, 最适宜温度曲线由式

1

2

12ln

1E E E E RT T e e

-+ 进行计算。

查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》C6型催化剂的正负反应活化能分别为E1=10000千卡/公斤分子,E2=19000千卡/公斤分子。 最适宜温度计算列于下表中:

将以上数据作图即得最适宜温度曲线如下图:

7.操作线计算

有中变催化剂变换率及热平衡计算结果知: 中变炉人口气体温度 335℃ 中变炉出口气体温度 415℃ 中变炉入口CO 变换率 0 中变炉出口CO 变换率 60%

由此可作出中变炉催化剂反应的操作线如下:

10203040506070330

415

温度 (℃)

转化率 X p

8.中间冷淋过程的物料和热量衡算:

此过程采用水来对变换气进行降温。

以知条件:

变换气的流量:307.8koml

设冷淋水的流量:X kg

变换气的温度:415℃

冷淋水的进口温度:20℃

进二段催化床层的温度:353℃

操作压力:1750kp

热量计算:

冷淋水吸热Q1:据冷淋水的进口温度20℃查《化工热力学》可知h1 =83.96kJ/kg

根据《化工热力学》可知

冷淋水要升温到353℃,所以设在353℃, 615K,1750kp时的焓值为h

对温度进行内查法:

1600kpa时

(626-600 )/(h-3693.2)=(700-626)/(3919.7-h) h=3752.09 kJ/kg

1800kpa时

(626-600)/(h-3691.7)=(700-626)/(3918.5-h)

h=3750.668 kJ/kg

对压力用内差法得353℃,615K,1750Kp时的焓值h为:

(1750-1600)/(h-3752.09)=(1800-1750)/(3750.668-h)

h=3751.0235 kJ/kg

Q1= X( 3813.244875-83.96)

变换气吸热Q2

根据表5-1.2和表5-1.3的计算方法得:

所以Cpm= ∑Yi*Cp =33.92 kJ/(kmol.℃)

Q2=308.53*33.92*(415-353)

取热损失为0.04 Q2

根据热量平衡:0.96 Q2= X(3751.0235-83.96)

X=169.46kg=9.415koml=210.88 M3(标)

所以进二段催化床层的变换气组分:

水的量为:210.88+1667.79=1878.67 M3(标)

9.中变炉二段催化床层的物料衡算:

设中变炉二段催化床层的转化率为0.74(总转化率)

所以在二段CO的变化量563.86*0.74=417.26 M3(标)

在中变炉二段催化床层的转化的CO的量为:

225.545-(563.86-417.26)=78.94M3(标)=3.52koml

出中变炉二段催化床层的CO的量为:225.545-78.94=146.605 M3(标)

的量为:

故在二段催化床层反应后剩余的CO

2

812.318+78.94= 891.26M3(标)

故在二段催化床层反应后剩余的H2的量为:

3056.413+78.94= 3135.353M3(标)

故在二段催化床层反应后剩余的H2O的量为:

1878.67-78.94= 1799.73M3(标)

所以出中变炉的湿组分:

对出变炉一段催化床层的变换气温度进行估算:

根据:K= (H

2%×CO

2

%)/(H

2

O%×CO%)

计算得K=10.6

查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》知当K=10.6时t=409℃

设平均温距为48℃,则出变炉一段催化床层的变换气温度为:

409℃-44℃=365℃

10.中变炉二段催化床层的热量衡算:

以知条件:进变炉二段催化床层的变换气温度为:353℃

出变炉二段催化床层的变换气温度为:365℃

变换气反应放热Q1:

计算变换气中各组分的生成焓,原理与计算一段床层一样,平均温度为:632K,计算结果如下:

放热: CO +H

2O=CO

2

+H

2

(1)

△H1=(∑Hi)始-(∑Hi)末 =-38553.74846 kJ/kg

Q1=3.52*38553.74846=135580.683 kJ/kg

气体吸热Q2:

根据《物理化学》知CO, H2, H2O, CO2, N

2

,可用公式:Cp=a+b+CT-2来计算热容。

热容的单位为kJ/(kmol.℃)

表5-1.2

CH

4

可用公式Cp=a+b+cT2+dT3来计算热容:

Cpm=∑Yi*Cp=33.61KJ/(kmol.℃)

Q2=33.61*317.22*(365-353)=12789.1kJ 热损失:

Q3=Q1-Q2=7641.6 kJ

第二节 低变炉的物料与热量计算

1.已知条件: 进低变炉的湿组分:

进低变炉的干组分:

2.低变炉的物料衡算:

要将CO %降到0.2%(湿基)以下,则CO 的实际变换率为:

X %=

()

a a a a Y Y Y Y '+'

-1×100=90.11%

则反应掉的CO 的量为:146.605×90.11%=132.11 M 3(标)=5.898 koml 出低温变换炉CO 的量:146.605-132.11=14.495 M 3(标)=0.64722koml 出低温变换炉H2的量: 3135.353+132.11=3267.463 M 3(标)=145.869 koml 出低温变换炉H2O 的量:1799.73-132.11=1667.62 M 3(标)=74.45koml 出低温变换炉CO2的量: 891.26 +132.11=1023.37 M 3(标)=45.68koml 出低变炉的湿组分:

出低变炉的干组分:

对出低变炉的变换气温度进行估算:

合成氨变换工段车间布置图Word版

摘要 变换工段是指一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的过程。一氧化碳变换既是原料气的净化过程,又是原料气制备的继续。目前,变换工段主要采用中变串低变的工艺流程。本设计针对中低温串联变换流程进行设计,对流程中各个设备进行物料、能料衡算、以及设备选型,并绘制了带控制点的流程图。 关键词:合成氨,变换,工艺设计,设备选型

30kt/a Retention Of Ammonia Synthesis Process Preliminary Design Abstact Transform section refers to the reactions that produce carbon dioxide carbon monoxide and hydrogen and water vapor in the process. Carbon monoxide transformation is the gas material purification process, and the preparation of gas material to continue. At present, the transformation mainly by grow string sections of variable process low. This design of low-temperature series transformation process of process design, materials, each device can material calculation, and the equipment selection, and plotted take control in the flow chart and variable furnace equipment assembly drawing. Keywords:ammonia, transformation, process design,equipment choice

年产五万吨合成氨合成工段工艺设计设计

年产五万吨合成氨合成工段工艺设计设计

目录 中文摘要 (1) 英文摘要 (2) 1 引言 (2) 1.1 氨的基本用途 (2) 1.2 合成氨技术的发展趋势 (2) 1.3 合成氨常见工艺方法 (2) 1.3.1 高压法 (2) 1.3.2 中压法 (2) 1.3.3 低压法 (2) 1.4 设计条件 (2) 1.5 物料流程示意图 (2) 2 物料衡算 (2) 2.1 合成塔入口气组成 (2) 2.2 合成塔出口气组成 (2) 2.3 合成率计算 (2) 2.4 氨分离器出口气液组成计算 (2) 2.5 冷交换器分离出的液体组成 (2) 2.6 液氨贮槽驰放气和液相组成的计算 (2) 2.7 液氨贮槽物料衡算 (2) 2.8 合成循环回路总物料衡算 (2) 3 能量衡算 (2) 3.1 合成塔能量衡算 (2) 3.2废热锅炉能量衡算 (2) 3.3 热交换器能量衡算 (2) 3.4 软水预热器能量衡算 (2) 3.5 水冷却器和氨分离器能量衡算 (2) 3.6 循环压缩机能量衡算 (2) 3.7 冷交换器与氨冷器能量衡算 (2) 3.8 合成全系统能量平衡汇总 (2) 4 设备选型及管道计算 (2) 4.1 管道计算 (2) 4.2 设备选型 (2) 结论 (2) 致谢 (2) 参考文献 (2)

年产五万吨合成氨合成工段工艺设计 摘要:本次课程设计任务为年产五万吨合成氨工厂合成工段的工艺设计,氨合成工艺流程一般包括分离和再循环、氨的合成、惰性气体排放等基本步 骤,上述基本步骤组合成为氨合成循环反应的工艺流程。其中氨合成工 段是合成氨工艺的中心环节。新鲜原料气的摩尔分数组成如下:H 2 73.25%,N 2 25.59%, CH 4 1.65%,Ar 0.51%合成操作压力为31MPa, 合成塔入口气的组成为NH 3(3.0%),CH 4 +Ar(15.5%),要求合成塔出口气中 氨的摩尔分数达到17%。通过查阅相关文献和资料,设计了年产五万吨 合成氨厂合成工段的工艺流程,并借助CAD技术绘制了该工艺的管道及 仪表流程图和设备布置图。最后对该工艺流程进行了物料衡算、能量衡 算,并根据设计任务及操作温度、压力按相关标准对工艺管道的尺寸和 材质进行了选择。 关键词:物料衡算,氨合成,能量衡算

合成氨工艺流程

合成氨工艺流程标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

将无烟煤(或焦炭)由炉顶加入固定床层煤气发生炉中,并交替向炉内通入空气和水蒸汽,燃料气化所生成的半水煤气经燃烧室、废热锅炉回收热量后送入气柜。 半水煤气由气柜进入电除尘器,除去固体颗粒后依次进入压缩机的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段,加压到~,送入脱硫塔,用溶液或其他脱硫溶液洗涤,以除去硫化氢,随后,气体经饱和塔进入热交换器,加热升温后进入一氧化碳变换炉,用水蒸汽使气体中的一氧化碳变为氢。变换后的气体,返回热交换器进行降温,并经热水塔的进一步降温后,进入变换器脱硫塔,以除去变换时产生的硫化氢。然后,气体进入二氧化碳吸收塔,用水洗法除去大部分二氧化碳。脱碳后的原料进入压缩机Ⅳ、Ⅴ段,升压到压缩机~后,依次进入铜洗塔和碱洗塔,使气体中残余的一氧化碳和二氧化碳含量进一步降至20(ppm)以下,以满足合成氨的要求。 净化后的原料气进入压缩机的最后一段,升压到~MPa进入滤油器,在此与循环压缩机来的循环气混合,经除油后,进入冷凝塔和氨冷器的管内,再进入冷凝塔的下部,分离出液氨。分离出液氨后的气体进入冷凝塔上部的管间,与管内的气体换热升温后进入氨合成塔。在高温高压并有催化剂存在的条件下,将氮氢气合成氨。出合成塔的气体中,约含氨10~20%,经水冷器与氨冷器将氨液化并分离后,其气体进入循环压缩机循环使用。分离出的液氨进入液氨贮槽。 原料气的制备:制备氢氮比为3:1的半水煤气 即造气。将无烟煤(或焦炭)由炉顶加入固定床层煤气发生炉中,并交替向炉内通入空气和水蒸汽,燃料气化后生成氢氮比为3:1的半水煤气。整个生产过程由煤气发生炉、燃烧室、废热锅炉、气柜等设备组成。 固定床半水煤气制造过程由吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、空气吹净等5个阶段构成,为了调节氢氮比,在吹风末端要将部分吹风气吹入煤气,这个过程通常称为吹风回收。 吹风阶段:空气从煤气炉的底部吹入,使燃料燃烧,热量贮存于燃料中,为制气阶段碳与水蒸汽的反应提供热量。吹风气经过燃烧室和废热锅炉后放空。上吹制气阶段:从煤气炉的底部通入混有适量空气的水蒸汽,和碳反应生成的半水煤气经过炉的顶部引出。向水蒸汽中加入的空气称为加氮空气。 下吹制气阶段:将水蒸汽和加氮空气由炉顶送入,生成的半水煤气由炉底引出。二次上吹制气阶段:水蒸汽和加氮空气自下而上通过燃料层,将炉底残留的半水煤气排净,为下一步送入空气创造安全条件。 空气吹净阶段:从炉底部吹入空气,所得吹风气为半水煤气中氮的主要来源,并将残留的半水煤气加以回收。 以上五个阶段完成了制造半水煤气的主过程,然后重新转入吹风阶段,进入下一个循环。原料气的净化:除去原料气中的硫化氢、二氧化碳等杂质,将一氧化碳转化为氢气本阶段由原料气脱硫、一氧化碳变换、水洗(脱除二氧化碳)、铜洗(脱除一氧化碳)、碱洗(脱除残余二氧化碳)等几个工段构成,主要设备有除尘器、压缩机、脱硫塔、饱和塔、热水塔、一氧化碳变换炉、二氧化碳吸收塔、铜洗塔、碱洗塔等。 脱硫:原料气中硫化物的存在加剧了管道及设备的腐蚀,而且能引起催化剂中毒,必须予以除去。脱硫方法可分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。干法脱硫是用固体硫化剂,当气体通过脱硫剂时硫化物被固体脱硫剂吸附,脱除原料气中的少量硫化氢和有机硫化物。一般先进行湿法脱硫,再采用干法脱硫除去有机物和残余硫化氢。湿法脱硫所用的硫化剂为溶液,当含硫气体通过脱硫剂时,硫化物被液体剂吸收,除去气体中的绝大部分硫化氢。

生产管理--年产五万吨合成氨变换工段工艺初步 精品

四川理工学院 毕业设计 题目年产五万吨合成氨变换工段工艺初步设计 系别化学工程与工艺 专业无机化工 011 指导教师 教研室主任 学生姓名 接受任务日期 20XX年2月28日 完成任务日期 20XX年6月1日

四川理工学院 毕业论文任务书 材料与化学工程系无机化工专业2001-1 班题目年产五万吨合成氨变换工段工艺初步设计 起迄日期20XX年 2 月25 日起至20XX 年 6 月1日止 指导老师 教研室主任(签名) 系主任(签名) 学生姓名 批准日期20XX 年 2 月25 日 接受任务日期20XX 年 2 月25 日 完成任务日期20XX 年 6 月 1 日

一、设计(论文)的要求: 1、说明书包括前言,合成氨变换工段工序原理,工艺条件及工艺流 程确定,以及主要设备的选择说明,对本设计的评述。 2、计算部分包括物料衡算,热量衡算,有效能利用率计算,主要设备 计算。 3、图纸带控制点的工艺流程图。 二、设计(论文)的原始数据: 天然气成分:以鸿化厂的实际工作数据为依据来进行。 年工作日330天,其余数据自定。 三、参考资料及说明: 《化工工艺设计手册》(上、下册)、《氮肥工艺设计手册》理化数据、《化肥企业产品能平衡》、《小合成氨厂工艺技术与设计手册》、《合成氨工学》、《化工制图》、《化工原理》、《化学工程》、《化工设计概论》以及关于氮肥的其他相关杂志。

目录 1.前言 (4) 2.工艺原理 (4) 3.工艺条件 (5) 4.工艺流程的确定 (6) 5.主要设备的选择说明 (6) 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) 1.确定转化气组成 (8) 2.水汽比的确定 (8) 3.中变炉一段催化床层的物料衡算 (9) 4.中变炉一段催化床层的热量衡算 (11) 5.中变炉催化剂平衡曲线 (13) 6. 最佳温度曲线的计算 (14) 7.操作线计算 (15) 8.中间冷淋过程的物料和热量计算 (16) 9.中变炉二段催化床层的物料衡算 (17) 10.中变炉二段催化床层的热量衡算 (18) 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) 第四节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) 及致谢 (35)

年产40万吨合成氨合成工段工艺设计

目录 摘要 (3) ABSTRACT (4) 第一章总论 (5) 1.1 概述 (5) 1.2 氨的性质 (5) 1.2.1 氨的物理性质 (5) 1.2.2氨的化学性质 (6) 1.3 原料气来源 (6) 1.4 文献综述 (6) 1.4.1 合成氨工业的发展 (7) 1.4.2我国合成氨工业的现状 (7) 1.4.3合成氨工业的发展趋势 (7) 1.5 设计任务的项目来源 (8) 第二章流程方案的确定 (9) 2.1生产原理 (9) 2.2各生产方法及特点 (9) 2.3工艺条件的选择 (10) 2.4合成塔进口气的组成 (11) 第三章工艺流程简述 (13) 3.1 合成工段工艺流程简述 (13) 3.2 工艺流程方框图 (14) 第四章工艺计算 (15) 4.1 物料衡算 (15) 4.1.1设计要求 (15) 4.1.2计算物料点流程图 (16) 4.1.3合成塔入口气组分 (16) 4.1.4合成塔出口气组分 (17) 4.1.5合成率 (18)

4.1.6氨分离器气液平衡计算 (18) 4.1.7冷交换器气液平衡计算 (20) 4.1.8液氨贮槽气液平衡计算 (21) 4.1.9合成系统物料计算 (24) 4.1.10合成塔物料计算 (25) 4.1.11水冷器物料计算 (26) 4.1.12氨分离器物料计算 (27) 4.1.13冷交换器物料计算 (27) 4.1.15氨冷器物料计算 (30) 4.1.17液氨贮槽物料计算 (30) 4.2 热量衡算 (30) 4.2.1冷交换器热量计算 (30) 4.2.2 氨冷凝器热量衡算 (33) 4.2.3循环机热量计算 (33) 4.2.4合成塔热量衡算 (35) 4.2.5废热锅炉热量计算 (37) 4.2.6热交换器热量计算 (38) 4.2.7水冷器热量衡算 (39) 第五章设备选型及设计计算 (40) 5.1 合成塔催化剂层设计 (40) 5.2 废热锅炉设备工艺计算 (42) 5.2.1计算条件 (42) 5.2.2管内给热系数的计算 (42) 5.2.3管外给热系数 (46) 5.2.4传热总系数K (46) 5.2.5传热温差 (47) 5.2.6传热面积 (47) 参考文献 (50) 致谢 (51)

-合成氨原料气的制备方法

年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选 合成氨生产工艺流程简介 合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别,但基本的生产过程都大同小异,基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。 ●原料气的合成 固体燃料生产原料气:焦炭、煤 液体燃料生产原料气:石脑油、重油 气体燃料生产原料气:天然气 ●原料气的净化 CO变换 ●合成气的压缩 ●氨的合成 工业上因所用原料制备与净化方法不同,而组成不同的工艺流程,各种原料制氨的典型流程如下: 1)以焦炭(无烟煤)为原料的流程 50年代以前,世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ,比理论能耗高4倍多。 我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程: ◆碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除CO2得到的碳酸氢铵经结晶,分离后作 为产品。所以,流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。 ◆三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体,以替代 传统的铜氨液洗涤工艺。 2)以天然气为原料的流程 天然气先要经过钴钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫,再用脱硫剂将硫含量脱除到以下,这样不仅保护了转化催化剂的正常使用,也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。 3)以重油为原料的流程 以重油作为制氨原料时,采用部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑,经CO耐硫变换,低温甲醇洗和氮洗,再压缩和合成而得氨。 二、合成氨原料气的制备方法简述 天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤,都是生产合成氨的原料。除焦炭成分用C表示外,其他原料均可用C n H m来表示。它们呢在高温下与蒸汽作用生成以H2和CO为主要组分的粗原料气, 这些反应都应在高温条件下发生,而且为强吸热反应,工业生产中必须供给热量才能使其进行。 按原料不同分为如下几种制备方法: ●以煤为原料的合成氨工艺 各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。 典型的大型煤气化工艺主要包括固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。 ①固定床碎煤气化

合成氨工艺流程

工艺流程说明: 将无烟煤(或焦炭)由炉顶加入固定床层煤气发生炉中,并交替向炉内通入空气和水蒸汽,燃料气化所生成的半水煤气经燃烧室、废热锅炉回收热量后送入气柜。 半水煤气由气柜进入电除尘器,除去固体颗粒后依次进入压缩机的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段,加压到1.9~2.0Mpa,送入脱硫塔,用A.D.A.溶液或其他脱硫溶液洗涤,以除去硫化氢,随后,气体经饱和塔进入热交换器,加热升温后进入一氧化碳变换炉,用水蒸汽使气体中的一氧化碳变为氢。变换后的气体,返回热交换器进行降温,并经热水塔的进一步降温后,进入变换器脱硫塔,以除去变换时产生的硫化氢。然后,气体进入二氧化碳吸收塔,用水洗法除去大部分二氧化碳。脱碳后的原料进入压缩机Ⅳ、Ⅴ段,升压到压缩机12.09~13.0Mpa后,依次进入铜洗塔和碱洗塔,使气体中残余的一氧化碳和二氧化碳含量进一步降至20(ppm)以下,以满足合成氨的要求。 净化后的原料气进入压缩机的最后一段,升压到30.0~32.0 MPa进入滤油器,在此与循环压缩机来的循环气混合,经除油后,进入冷凝塔和氨冷器的管内,再进入冷凝塔的下部,分离出液氨。分离出液氨后的气体进入冷凝塔上部的管间,与管内的气体换热升温后进入氨合成塔。在高温高压并有催化剂存在的条件下,将氮氢气合成氨。出合成塔的气体中,约含氨10~20%,经水冷器与氨冷器将氨液化并分离后,其气体进入循环压缩机循环使用。分离出的液氨进入液氨贮槽。 原料气的制备:制备氢氮比为3:1的半水煤气 即造气。将无烟煤(或焦炭)由炉顶加入固定床层煤气发生炉中,并交替向炉内通入空气和水蒸汽,燃料气化后生成氢氮比为3:1的半水煤气。整个生产过程由煤气发生炉、燃烧室、废热锅炉、气柜等设备组成。 固定床半水煤气制造过程由吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、空气吹净等5个阶段构成,为了调节氢氮比,在吹风末端要将部分吹风气吹入煤气,这个过程通常称为吹风回收。 吹风阶段:空气从煤气炉的底部吹入,使燃料燃烧,热量贮存于燃料中,为制气阶段碳与水蒸汽的反应提供热量。吹风气经过燃烧室和废热锅炉后放空。 上吹制气阶段:从煤气炉的底部通入混有适量空气的水蒸汽,和碳反应生成的半水煤气经过炉的顶部引出。向水蒸汽中加入的空气称为加氮空气。 下吹制气阶段:将水蒸汽和加氮空气由炉顶送入,生成的半水煤气由炉底引出。 二次上吹制气阶段:水蒸汽和加氮空气自下而上通过燃料层,将炉底残留的半水煤气排净,为下一步送入空气创造安全条件。 空气吹净阶段:从炉底部吹入空气,所得吹风气为半水煤气中氮的主要来源,并将残留的半水煤气加以回收。 以上五个阶段完成了制造半水煤气的主过程,然后重新转入吹风阶段,进入下一个循环。原料气的净化:除去原料气中的硫化氢、二氧化碳等杂质,将一氧化碳转化为氢气本阶段由原料气脱硫、一氧化碳变换、水洗(脱除二氧化碳)、铜洗(脱除一氧化碳)、碱洗(脱除残余二氧化碳)等几个工段构成,主要设备有除尘器、压缩机、脱硫塔、饱和塔、热水塔、一氧化碳变换炉、二氧化碳吸收塔、铜洗塔、碱洗塔等。 脱硫:原料气中硫化物的存在加剧了管道及设备的腐蚀,而且能引起催化剂中毒,必须予以除去。脱硫方法可分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。干法脱硫是用固体硫化剂,当气体通过脱硫剂时硫化物被固体脱硫剂吸附,脱除原料气中的少量硫化氢和有机硫化物。一般先进行湿法脱硫,再采用干法脱硫除去有机物和残余硫化氢。湿法脱硫所用的硫化剂为溶液,当含硫气体通过脱硫剂时,硫化物被液体剂吸收,除去气体中的绝大部分硫化氢。 CO变换:一氧化碳对氨催化剂有毒害,因此在原料气进入合成氨工序之前必须将一氧

年产5万吨合成氨变换工段工艺初步讲解

毕业设计 题目年产五万吨合成氨变换工段工艺初步设计 系别化学工程与工艺 专业 指导教师 教研室主任 学生姓名 接受任务日期 完成任务日期

四川理工学院 毕业论文任务书 指导老师 教研室主任(签名) 系主任(签名) 学生姓名 批准日期2005 年 2 月25 日接受任务日期2005 年 2 月25 日完成任务日期2005 年 6 月 1 日

一、设计(论文)的要求: 1、说明书包括前言,合成氨变换工段工序原理,工艺条件及工艺流 程确定,以及主要设备的选择说明,对本设计的评述。 2、计算部分包括物料衡算,热量衡算,有效能利用率计算,主要设备 计算。 3、图纸带控制点的工艺流程图。 二、设计(论文)的原始数据: 天然气成分:以鸿化厂的实际工作数据为依据来进行。 年工作日330天,其余数据自定。 三、参考资料及说明: 《化工工艺设计手册》(上、下册)、《氮肥工艺设计手册》理化数据、《化肥企业产品能平衡》、《小合成氨厂工艺技术与设计手册》、《合成氨工学》、《化工制图》、《化工原理》、《化学工程》、《化工设计概论》以及关于氮肥的其他相关杂志。

目录 1.前言 (4) 2.工艺原理 (4) 3.工艺条件 (5) 4.工艺流程的确定 (6) 5.主要设备的选择说明 (6) 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) 1.确定转化气组成 (8) 2.水汽比的确定 (8) 3.中变炉一段催化床层的物料衡算 (9) 4.中变炉一段催化床层的热量衡算 (11) 5.中变炉催化剂平衡曲线 (13) 6. 最佳温度曲线的计算 (14) 7.操作线计算 (15) 8.中间冷淋过程的物料和热量计算 (16) 9.中变炉二段催化床层的物料衡算 (17) 10.中变炉二段催化床层的热量衡算 (18) 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) 第四节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)

(工艺技术)合成氨工艺简介

合成氨工艺控制方案总结 一合成氨工艺简介 中小型氮肥厂是以煤为主要原料,采用固定层间歇气化法制造合成氨原料气。从原料气的制备、净化到氨的合成,经过造气、脱硫、变换、碳化、压缩、精炼、合成等工段。工艺流程简图如下所示: 该装置主要的控制回路有:(1)洗涤塔液位; (2)洗涤气流量; (3)合成塔触媒温度; (4)中置锅炉液位; (5)中置锅炉压力; (6)冷凝塔液位; (7)分离器液位; (8)蒸发器液位。 其中触媒温度控制可采用全系数法自适应控制,其他回路采用PID控制。 二主要控制方案 (一)造气工段控制 工艺简介: 固定床间歇气化法生产水煤气过程是以无烟煤为原料,周期循环操作,在每一循环时间里具体分为五个阶段;(1)吹风阶段约37s;(2)上吹阶段约39s;(3)下吹阶段约56s;(4)二上吹阶段约12s;(5)吹净阶段约6s. l、吹风阶段 此阶段是为了提高炉温为制气作准备的。这一阶段时间的长短决定炉温的高低, 时间过长,炉温过高;时间过短,炉温偏低并且都影响发气量,炉温主要由这一阶段控制。般工艺要求此阶段的操作时间约为整个循环周期的18%左右。 2、上吹加氮制气阶段 在此阶段是将水蒸汽和空气同时加入。空气的加入增加了气体中的氮气含量,是调节H2/N2的主要手段。但是为了保证造气炉的安全该段时间最多不超过整个循环周期的26%。 3、上吹制气阶段 该阶段与上吹加氯制气总时间为整个循环的32%,随着上吹制气的进行下部炉温逐渐下降,为了保证炉况和提高发气量,在此阶段蒸汽的流量最好能得以控制。 4、下吹制气阶段 为了充分地利用炉顶部高温、提高发气量,下吹制气也是很重要的一个阶段。这段时间

合成氨变换工段设计说明

工商职业技术学院 毕业论文 题目:合成氨变换工段设计 作者:焦鹏丽学号:2101100125系别:化工工程系 专业:应用化工技术 指导教师:晋萍专业技术职务讲师 2012 年1月1

工商职业技术学院 毕业设计说明书 题目:合成氨变换工段设计 作者:焦鹏丽学号:2101100125 系别:化工工程系 专业:应用化工技术 指导教师:晋萍专业技术职务讲师 2012 年1月1

摘要:本文是关于煤炭为原料一氧化碳变换工段初步设计。在合成氨的生产中,一氧化碳变换反应是非常重要的反应。用煤炭制造的原料气中,含有一部分一氧化碳,这些一氧化碳不能直接做为合成氨的原料,而且对合成氨的催化剂有毒害作用,必须在催化剂的催化作用下通过变换反应加以除去。一氧化碳变换反应既是原料气的净化过程,又是原料气的制造过程。本设计主要包括工艺路线的确定、中温变换炉的物料衡算和热量衡算、触媒用量的计算、中温变换炉工艺计算和设备选型、换热器的物料衡算和热量衡算以及设备选型等。 关键词:煤炭;一氧化碳变换;中温变换炉;流程图 结论中提到完成了设计宗指,但你的设计宗指到底是什么?没有表达出来。结论中也没有对你的设计做一个总结,你到底做这个设计的做用是什么?解决了什么问题?目录中二级目录应比一级目录再缩进两格,下级目录同理。

目录 第一章绪论 0 1.1 氨的性质和用途 0 1.1.1 氨的性质 0 1.1.2 氨的用途 0 1.2 我国合成氨生产现状 (1) 1.3 一氧化碳变换在合成氨中的意义 (1) 第二章变换流程及工艺条件 (2) 2.1 变换工艺原理 (2) 2.1.1变换反应的热力学分析 (2) 2.1.2 变换反应的动力学分析 (2) 2.2变换工艺的选择 (3) 2.3 工艺条件 (4) 2.3.1 温度 (4) 2.3.2 压力 (5) 2.3.3 水汽比 (5) 第三章工艺计算 (6) 3.1 基本工艺数据的确定 (6) 3.1.1水气比的确定 (6) 3.2中变炉一段催化床层的物料衡算 (7) 3.2.1 中变炉一段催化床层的物料衡算 (7) 3.2.2中变炉一段催化床层的热量衡算 (8) 3.2.3 中变一段催化剂操作线的计算 (11) 3.3中间冷凝过程的物料和热量计算 (12) 3.4中变炉二段催化床层的物料与热量衡算 (13) 3.4.1中变炉二段催化床层的物料衡算: (13) 3.4.2中变炉二段催化床层的热量衡算 (15) 3.4.3中变二段催化剂操作线计算 (16) 3.5 主换热器的物料与热量的衡算 (18)

合成氨生产工艺介绍

1、合成氨生产工艺介绍 1)造气工段 造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反应,主要过程为吹风和制气。具体分为吹风、上吹、下吹、二次上吹和空气吹净五个阶段。原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内,先鼓入空气,提高炉温,然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。所制的半水煤气进入洗涤塔进行除尘降温,最后送入半水煤气气柜。 造气工艺流程示意图 2)脱硫工段 煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相,它不仅会腐蚀工艺管道和设备,而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒,因此脱硫工段的主要目的就是利用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。气柜中的半水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔,脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。脱硫液再生后循环使用。

脱硫工艺流程图 3)变换工段 变换工段的主要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反应,生成CO2和H2。河南中科化工有限责任公司采用的是中变串低变工艺流程。经过两段压缩后的半水煤气进入饱和塔升温增湿,并补充蒸汽后,经水分离器、预腐蚀器、热交换器升温后进入中变炉回收热量并降温后,进入低变炉,反应后的工艺气体经回收热量和冷却降温后作为变换气送往压缩机三段入口。

变换工艺流程图 4)变换气脱硫与脱碳 经变换后,气体中的有机硫转化为H2S,需要进行二次脱硫,使气体中的硫含量在25mg/m3。脱碳的主要任务是将变换气中的CO2脱除,对气体进行净化,河南中科化工有限责任公司采用变压吸附脱碳工艺。来自变换工段压力约为1.3MPa左右的变换气,进入水分离器,分离出来的水排到地沟。变换气进入吸附塔进行吸附,吸附后送往精脱硫工段。 被吸附剂吸附的杂质和少量氢氮气在减压和抽真空的状态下,将从吸附塔下端释放出来,这部分气体称为解析气,解析气分两步减压脱附,其中压力较高的部分在顺放阶段经管道进入气柜回收,低于常 压的解吸气经阻火器排入大气。

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

合成氨变换工段毕业设计说明书

摘要 本文是关于重油为原料年产8万吨氨一氧化碳变换工段初步设计。在合成氨的生产中,一氧化碳变换反应是非常重要的反应。用重油制造的原料气中,含有一部分一氧化碳,这些一氧化碳不能直接做为合成氨的原料,而且对合成氨的催化剂有毒害作用,必须在催化剂的催化作用下通过变换反应加以除去。一氧化碳变换反应既是原料气的净化过程,又是原料气的制造过程。本设计主要包括工艺路线的确定、中温变换炉的物料衡算和热量衡算、触媒用量的计算、中温变换炉工艺计算和设备选型、换热器的物料衡算和热量衡算以及设备选型等。并且综合各方面因素对车间设备布置进行了合理的设计,最终完成了20 000字的设计说明书及生产工艺流程图、车间平立面布置图及主体设备装配图的绘制。 关键词:重油;一氧化碳变换;中温变换炉;流程图

Abstract This article was about the annual output of heavy oil as raw materials to transform eight thousand tons of carbon monoxide ammonia preliminary design section. In the production of ammonia, transformation of carbon monoxide was a very important reaction. Manufactured using heavy oil feed gas which containa part of carbon monoxide, carbon monoxide could not be directly used as those of the raw materials of synthetic ammonia, but also a catalyst for ammonia poisoning effect there must be a catalyst for transformation through the catalytic reaction to be removed. Transformation of carbon monoxide is a gas purification process of raw materials, but also the manufacturing process of feed gas. The design of the main routes which include the identification process, the medium variant of the furnace material balance , heat balance, the calculation of the amount of catalyst, in the variable furnace process of calculation and selection of equipment, heat exchanger of the material balance and heat balance as well as equipment selection type and so on. Taking all factors and workshop equipment to carry out a reasonable arrangement of the design. In the end, the20 000-word statement and map production process, shopping facade and the main equipment layout drawing assembly were completed. Key words: Heavy oil; Transformation of carbon monoxide; Temperature shift converter; Flow chart

产五万吨合成氨合成工段工艺设计方案

目录 中文摘要 (1) 英文摘要 (2) 1 引言 (3) 1.1 氨的基本用途 (3) 1.2 合成氨技术的发展趋势 (4) 1.3 合成氨常见工艺方法 (4) 1.3.1 高压法 (5) < 1.3.2 中压法 (5) 1.3.3 低压法 (5) 1.4 设计条件 (5) 1.5 物料流程示意图 (6) 2 物料衡算 (8) 2.1 合成塔入口气组成 (8) 2.2 合成塔出口气组成 (8) 2.3 合成率计算 (9) 《 2.4 氨分离器出口气液组成计算 (10) 2.5 冷交换器分离出的液体组成 (13) 2.6 液氨贮槽驰放气和液相组成的计算 (13) 2.7 液氨贮槽物料衡算 (15) 2.8 合成循环回路总物料衡算 (17) 3 能量衡算 (28) 3.1 合成塔能量衡算 (28) 3.2废热锅炉能量衡算 (30) ~ 3.3 热交换器能量衡算 (31) 3.4 软水预热器能量衡算 (32) 3.5 水冷却器和氨分离器能量衡算 (33) 3.6 循环压缩机能量衡算 (35) 3.7 冷交换器与氨冷器能量衡算 (36) 3.8 合成全系统能量平衡汇总 (38) 4 设备选型及管道计算 (40) 4.1 管道计算 (40) , 4.2 设备选型 (42) 结论 (43) 致谢 (44) 参考文献 (45)

年产五万吨合成氨合成工段工艺设计 摘要:本次课程设计任务为年产五万吨合成氨工厂合成工段的工艺设计,氨合成工艺流程一般包括分离和再循环、氨的合成、惰性气体排放等基本步骤,上述基本步骤组合成为氨合成循环反应的工艺流程。其中氨合成工段是合成氨工艺的中心环节。新鲜原料气的摩尔分数组成如下:H273.25%, N225.59%,CH41.65%,Ar0.51%合成操作压力为31MPa,合成塔入口气的组成为NH3(3.0%>,CH4+Ar(15.5%>,要求合成塔出口气中氨的摩尔分数达到 17%。通过查阅相关文献和资料,设计了年产五万吨合成氨厂合成工段的 工艺流程,并借助CAD技术绘制了该工艺的管道及仪表流程图和设备布置图。最后对该工艺流程进行了物料衡算、能量衡算,并根据设计任务及操作温度、压力按相关标准对工艺管道的尺寸和材质进行了选择。 关键词:物料衡算,氨合成,能量衡算 , The Design of 50kt/a Synthetic Ammonia Process Abstract:There are many types of Ammonia synthesis technology and process,Generally,they includes ammonia synthesis, separation and recycling, inert gases Emissions and other basic steps, Combining the above basic stepsturnning into the ammonia synthesis reaction and recycling process , in which ammonia synthesis section is the central part of a synthetic ammonia process. The task of curriculum design is theammonia synthesis section of an annual fifty thousand tons synthetic ammonia plant . The composition of fresh feed gas is: H2(73.77%>,N2(24.56%>,CH4(1.27%>,Ar(0.4%>, the temperature is 35℃, the operating pressure is 31MPa, the inlet gas composition of the Reactor is : NH3(3.0%>,CH4+Ar(15.7%>,it Requires the mole fraction of ammonia reacheds to 16.8% of outlet gas of synthesis reactor. By consulting the relevant literature and information,we designed the ammonia synthesis section of an annual fifty thousand tons synthetic ammonia

合成氨的工艺流程 (1)

合成氨工艺流程 氨是重要的无机化工产品之一,在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外,农业上使用的氮肥,例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥,都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一,世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上,其中约有80%的氨用来生产化学肥料,20%作为其它化工产品的原料。 德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法,即“循环法”,这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题,将氨产品从合成反应后的气体中分离出来,未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式如下: N2+3H2≒2NH3 合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展,合成氨技术趋于成熟,形成了一大批各有特色的工艺流程,但都是由三个基本部分组成,即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。 1.合成氨的工艺流程 (1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭,通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油,工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。(2)净化对粗原料气进行净化处理,除去氢气和氮气以外的杂质,主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。 ① 一氧化碳变换过程 在合成氨生产中,各种方法制取的原料气都含有CO,其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2,因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下:CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ 由于CO变换过程是强放热过程,必须分段进行以利于回收反应热,并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换,使大部分CO转变为CO2和H2;第二步是低温变换,将CO含量降至0.3%左右。因此,CO变换反应既是原料气制造的继续,又是净化的过程,为后续脱碳过程创造条件。 ② 脱硫脱碳过程 各种原料制取的粗原料气,都含有一些硫和碳的氧化物,为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒,必须在氨合成工序前加以脱除,以天然气为原料的蒸汽转化法,第一道工序是脱硫,用以保护转化催化剂,以重油和煤为原料的部分氧化法,根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多,通常是采用物理或化学吸收的方法,常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。 粗原料气经CO变换以后,变换气中除H2外,还有CO2、CO和CH4等组分,其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物,又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。 一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同,可分为两大类。一类是物理吸收法,如低温甲醇洗法(Rectisol),聚乙二醇二甲醚法(Selexol),碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法,如热钾碱法,低热耗本菲尔法,活化MDEA法,MEA法等。 4

年产10万吨合成氨变换工段工艺设计毕业设计(论文)_ 精品

合成氨厂变换车间工艺设计 摘要:本设计主要是对合成氨工厂变换工段的设计,此设计选用中变串低变工艺流程。工艺计算过程主要包括物料衡算,能量衡算以及设备选型计算等。 关键词:合成氨;变换;计算

The Technological Design on transform System for Ammonia Plant Abstract:This design was mainly for the synthetic ammonia plant shift conversion section. The technological process used the middle temperature change first ,and then used the low temperature change .Process calculation mainly included material balance, energy balance and equipment selection. Key words:ammonia synthesis, transform , calculation.

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