中低低流程饱和热水塔
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设饱和热水塔全低温变换工艺流程英文回答:The process of a full low-temperature transformation in a saturated hot water tank can be described as follows:Firstly, the tank is filled with hot water, which is at a high temperature. This hot water is then cooled down gradually to a lower temperature. The cooling process canbe achieved through various methods such as heat exchange with a colder medium or by allowing the hot water to dissipate heat naturally.As the hot water cools down, it undergoes a phase change from a gas to a liquid. This phase change is accompanied by a release of heat. The liquid watercontinues to cool down until it reaches a point where it becomes saturated, meaning that it cannot hold any more heat. At this point, the water is at its lowest temperature.During the low-temperature transformation, the water in the tank can be used for various purposes. For example, it can be used for heating or as a heat source for other processes. The saturated water can also be used in industrial applications where low-temperature requirements are necessary.The full low-temperature transformation process in a saturated hot water tank is a crucial part of many industries. It allows for the efficient use of heat energy and provides a reliable source of low-temperature water for various applications.中文回答:饱和热水塔的全低温变换工艺流程如下:首先,将热水塔注满高温热水。
湖北双雄催化剂有限公司变换催化剂升温硫化方案1 变换催化剂硫化方案1.1 升温硫化应具备的条件:1) 系统改造完,施工方交底。
2) 变换催化剂装填完,装料口按要求封闭。
3) 罗茨机、高压机、电加热器完好备用,仪表及控制系统试用合格。
4) 管道设备保温。
5) 水、电、蒸汽等保证供应。
6) 操作人员熟悉工艺与升温硫化方案。
7) 开风机保压头,用压缩机循环送气,用压缩机调节气量。
在设备内有冷却水流动的状态下利用二水加、冷却器对高温煤气降温。
硫化升温煤气不通过脱盐水加、一水加、热水塔,关闭有关阀门,打开硫化专用线阀门,打开回压缩机一段入口循环线阀门。
硫化工艺见全低变工艺流程图:1.2 升温硫化的准备8) 按要求抽盲板,硫化系统畅通无阻。
9) 变换系统(包括硫化管线)惰气置换合格。
10) 电加热器、箩茨风机、压缩机完好备用,仪表、微机、联锁、信号齐全,试用合格。
11) 二硫化碳装入容器亩好。
每立方米新催化剂需二硫化碳:煤气全放空硫化或电炉功率偏小需150Kg,煤气循环并略放空硫化需120Kg,硫化煤气冷却方式为直接用水淋降温硫化需130Kg,每立方米旧催化剂硫化需30Kg。
氮气接入二硫化碳槽(用前要0.4MPa试露),压力升至~0.2MPa备用。
二硫化碳购买电话:139********12) 硫化时输送二硫化碳的胶管要用有纤维内网的煤气塑料管、新氧气带、新乙炔气带。
严防伪劣商品。
13) 增压机开车送气,总管置换合格,按硫化气量准备好开车风机/压缩机。
14) 分析仪器完好。
15) 水、电、汽保证供应。
1.3 升温期:(常温~210℃,电加热器出口温度≤260℃)16) 启动箩茨风机将合格不脱硫半水煤气引入变换硫化系统,压力保持0.03—0.05MPa。
17) 启动压缩机开始循环,循环气量控制8000~10000NM3/h。
压力保持0.04—0.08MPa。
18) 硫化系统循环5分钟,开启电加热器对每组分别预热后,推电升温。
一氧化碳变换的主要设备及操作控制1.一氧化碳变换的主要设备1.1 变换炉变换炉随工艺流程不同而异,但都应满足以下要求:变换炉的处理气量尽可能大;气流阻力小;气流在炉内分布均匀;热损失小,温度易控制;结构简单,便于制造和维修,并能实现最适宜温度的分布。
变换炉主要有绝热型和冷管型,最广泛的是绝热型。
现介绍生产中常用的两种不同结构的绝热型变换炉。
(1)中间间接冷却式变换炉中间间接冷却式变换炉结构的外壳是由钢板制成的圆筒体,内壁砌有耐混凝土衬里,再砌一层硅薄土砖和一层轻质黏土砖,以降低炉壁温度和防止热损失。
内用钢板隔成上、下两段,每层催化剂靠支架支撑,支架上铺篦子板,钢丝网及耐火球,上部再装一层耐火球。
为了测量炉内各处温度,炉壁多处装有热电偶,炉体上还配置了入孔与装卸催化剂口。
(2)轴径向变换炉半水煤气和蒸汽由进气口进入,经过分布器后,70%的气体从壳体外集气器进入,径向通过催化剂,30%气体从底部轴向进入催化剂层,两股气体反应后一起进入中心内集气器而出反应器,底部用Al2 O3 球并用钢丝网固定。
外集气器上开孔面积为0.5%,气流速率为6. 7m/s,中心内集气器开孔面积为1.5%, 气流速率为22m/ s,大大高于传统轴向线速0. 5m/s。
因此,要求使用强度较高的小颗粒催化剂。
轴径向变换炉的优点是催化剂床层阻力小,催化剂不易烧结失活,是目前广泛推广的一项新技术。
1.2 饱和热水塔饱和塔的作用是提高原料气的温度,增加其水蒸气含量,以节省补充蒸汽量。
热水塔的作用主要是回收变换气中的蒸汽和湿热,提高热水温度,以供饱和塔使用。
工业上将饱和塔和热水塔组成一套装置的目的是使上塔底部的热水可自动流入下塔,省去一台热水泵。
目前饱和塔用新型垂直筛板塔,可提高传质效率20%左右,气体处理量可提高50%以上,具有低压降,抗结垢抗堵塞能力强的特点。
2. 操作控制要点2.1 变换炉的操作(1)催化剂的填装、升温与还原催化剂装填的好与坏,对于降低床层阻力、提高变换率、延长催化剂使用寿命有直接影响。
气体流程:来自压缩工段的半水煤气,经除油器除油后由塔底进入饱和塔与热水逆流接触增湿升温后由塔顶出来,与适量蒸汽一起经汽水分离器分离水滴,然后进入主热交换热器内,由变换气加热至反应所需的温度,再通过电加热器进入中变炉上段进行变换反应,为调节床层温度,经中变炉上段变换反应后的气体进入中变炉下段,完成变换反应。
变换气从中变炉下段出来后依次进入主热交管间冷却降温,进入第一水加热器进行调温后从顶部进入低变炉进一步完成变换反应,中一小部分变换气不经一段冷却器而直接进入低变炉上段以调节上段床层温度,从上段出来的变换气经第二水加热器换热后进入低变炉下段,其中一小部分变换气不经二段冷却器换热直接进入低变炉下段以调节下段床层温度,出低变炉的变换气依次进入第一水加热器,热水塔,加热本系统循环水后进入第二水加热器,加热来自供水岗位的脱盐水以回收热量,变换气再经过冷却器降温,经过分离器分离液滴后去变脱工段。
液体流程:循环热水从饱和热水塔底部通过“U”型水封溢流至热水塔,再由热水泵打入第一水加热器,二段冷却器,一段冷却器,加热后进入饱和塔循环使用。
一氧化碳变换反应工艺流程一氧化碳变换流程有许多种,包括常压、加压变换工艺,两段中温变换(亦称高变)、三段中温变换(高变)、高-低变串联变换工艺等等。
一氧化碳变换工艺流程的设计和选择,首先应依据原料气中的一氧化碳含量高低来加以确定。
一氧化碳含量很高,宜采用中温变换工艺,这是由于中变催化剂操作温度范围较宽,使用寿命长而且价廉易得。
当一氧化碳含量大于15%时,应考虑将变换炉分为二段或多段,以使操作温度接近最佳温度。
其次是依据进入变换系统的原料气温度和湿度,考虑气体的预热和增湿,合理利用余热。
最后还要将一氧化碳变换和残余一氧化碳的脱除方法结合考虑,若后工序要求残余一氧化碳含量低,则需采用中变串低变的工艺。
一、高变串低变工艺当以天然气或石脑油为原料制造合成气时,水煤气中CO含量仅为10%~13%(体积分数),只需采用一段高变和一段低变的串联流程,就能将CO含量降低至0.3%,图2-1是该流程示意图。
图2-1一氧化碳高变-低变工艺流程图1-废热锅炉2-高变炉3-高变废热锅炉4-预热器5-低变炉6-饱和器7-贫液再沸器来自天然气蒸气转化工序含有一氧化碳约为13%~15%的原料气经废热锅炉1降温至370℃左右进入高变炉2,经高变炉变换后的气体中一氧化碳含量可降至3%左右,温度为420~440℃,高变气进入高变废热锅炉3及甲烷化进气预热器4回收热量后进入低变炉5。
低变炉绝热温升为15~20℃,此时出低变炉的低变气中一氧化碳含量在0.3%~0.5%。
为了提高传热效果,在饱和器6中喷入少量软水,使低变气达到饱和状态,提高在贫液再沸器7中的传热系数。
二、多段中变工艺以煤为原料的中小型合成氨厂制得的半水煤气中含有较多的一氧化碳气体,需采用多段中变流程。
而且由于来自脱硫系统的半水煤气温度较低,水蒸气含量较少。
气体在进入中变炉之前设有原料气预热及增湿装置。
另外,由于中温变换的反应放热多,应充分考虑反应热的转移和余热回收利用等问题。
湖北双雄催化剂有限公司全低温变换操作规程(三段式增湿流程)说明:本件是操作规程要点,并不是完整的操作方法,请投产后二个月内根据实际运行情况加以完善和补充。
1硫化后的原始开车要点经验证明开车好坏对以后的生产影响很大,湖北双雄催化剂公司根据工艺及设备的条件,提供硫化开车方案,指导操作。
(1)硫化后的催化剂必须继续用煤气降温至床层200~280℃。
(2)开启水系统循环。
水系统稳定后,在系统后放空,常压送合格煤气走生产流程>10000 NM3/时,同时加入一定量蒸汽,按工艺指标控制各段床层温度进口180~220℃,蒸汽不宜过多,在氧含量正常的情况下,一段热点350~370℃之间即可,调整出口CO,对硫进行臵换。
常压运行2~3小时左右,再逐步加压,过早加压易甲烷化反应,温度爆涨,而且硫的臵换要延长时间。
(3)利用热交的调温副线及喷水进水阀控制各段进口温度(170℃以上)。
进换热设备温度,必须确保设备的管壳温差不超过设计要求。
为保护脱盐水加,系统启动时,变换气不进脱盐水加热器,在系统稳定的情况下,需要喷水了,再慢慢的开启阀门,控制水温100℃~120℃,不要使其汽化,到负荷将满时,在系统稳定的情况下,在0.8MPa的状态下,再逐渐将水温调至170℃。
(4)要求逐步加量加压,确保“平稳过渡”,达到正常工艺指标。
加压速率0.02MPa/min。
(5)在开车初期,由于气量少,阻力低,饱和热水塔可能产生下水不畅的现象,此时可适当减少循环热水量,待饱和塔液位下降后再小心调节。
(6)开车初期低气量,此期间的水温低,阻力低,容易出现:1)水加热器有冷凝液析出,需要时注意排导淋;2)热水循环量的大小直接影响蒸汽消耗,要小心调节调节阀,热水循环量大时,热水温度低;热水循环量小时,水温高;热水循环量过小,又可能出现断水;3)循环量过小,排污量过大,可能造成水封串气;要时时注意;4)喷水器出口放空是开车初期进三段的气体温度过低带水情况下使用,待气体温度上来后再向三段送气。
饱和热水塔全低温变换工艺主反应方程
饱和热水塔全低温变换是一种重要的化工生产工艺,其主要反应方程是氧气与氢气在催化剂的作用下发生水的合成反应,生成水蒸气。
这一反应是一个至关重要的工业过程,不仅在化工生产中有着重要的应用,同时也在氢能源生产和利用领域具有重要意义。
在饱和热水塔全低温变换工艺中,催化剂扮演着至关重要的角色。
通常采用的催化剂是铁、铬、铜等金属的氧化物或氧化物混合物。
这些催化剂能够有效地促进氧气和氢气的反应,降低反应活化能,提高反应速率,从而提高水的合成效率。
此外,适当的温度和压力条件也是影响反应效率的关键因素。
饱和热水塔全低温变换工艺的主要反应方程可以用简单的化学方程式表示为:
2H2 + O2 → 2H2O
在这个反应中,两个氢气分子与一个氧气分子发生反应,生成两个水分子。
这是一个放热反应,释放出大量的能量。
这种反应在饱和热水塔中持续进行,通过催化剂的作用,使得反应速率得以提高,从而实现高效的水合成过程。
饱和热水塔全低温变换工艺主要应用在氢气生产、氢能源储存和利用等领域。
通过这一工艺,可以高效地生产氢气,并将其应用于燃料电池等设备中,实现清洁能源的利用。
同时,饱和热水塔全低温
变换工艺也被广泛应用于化工生产中,例如合成氨、合成甲醇等工艺中,为化工行业的发展做出了重要贡献。
总的来说,饱和热水塔全低温变换工艺主反应方程的研究和应用具有重要意义。
通过对反应条件、催化剂性能等方面的优化,可以进一步提高水的合成效率,促进清洁能源的发展,推动化工产业的绿色转型。
希望未来能够有更多的研究和创新,推动这一工艺的进一步发展,为人类社会的可持续发展作出更大的贡献。
课程设计设计题目中低低流程饱和热水塔工艺设计学生姓名徐然学号20103281专业班级化学工程与工艺10-2班指导教师高新勤2013年12月27日目录中文摘要 (1)英文摘要 (1)1 前言 (2)1.1 一氧化碳变换在合成氨生产中的意义 (2)1.2 变换系统近年来的发展概况 (3)1.3 饱和热水塔的作用 (4)1.4 湿气体的热力学性质 (4)1.5 饱和热水塔的平衡曲线和操作线 (6)1.6 饱和热水塔的循环水量 (7)2 本论 (8)2.1 中低低变换系统工艺 (8)2.1.1中低低变换系统流程 (8)2.1.2 中低低变换系统流程说明 (9)2.2 中低低变换系统的优点 (10)2.3 变换系统饱和热水塔工艺计算 (10)2.3.1 已知条件 (10)2.3.2 变换炉工艺条件计算 (9)2.3.3 变换系统各设备物量衡算、热量衡算 (9)2.3.4 饱和热水塔理论塔板数计算 (10)心得体会 (20)参考文献 (21)附录 (22)中低低流程饱和热水塔工艺设计(汽气比0.41)中低低流程饱和热水塔工艺设计摘要:本设计为合成氨厂变换工段饱和热水塔工艺设计,采用能耗较低的中低低流程。
饱和热水塔是变换工段的主要热能回收设备。
设计中对水加热器、饱和塔和热水塔进行物料衡算,能量衡算,计算了饱和塔和热水塔的平衡曲线和操作线。
经反复试算调整,确定适宜的循环水量和两塔理论塔板数,检视两塔推动力直至合理为止。
绘制了中低低系统工艺管道与仪表流程图。
关键词:中低低流程饱和热水塔物料衡算热量衡算Abstract: This design is a project for the technological design of the saturator-hot water column of the shift system for ammonia plant. Medium-low-low temperatureshift flow technology is used in this project for its lower energy costs.Saturator-hot water column is used to recover heat in shift reaction and theexcessive steam. Mass balance and heat balance of the water heater, saturatorand hot water column have been done. The balance curve and the operatingcurve of the saturator and hot water column were calculated, based on whichI-t diagram was drawn, and the number of the theoretical plates was obtained,checking the rationality of the urge of the two columns by adjusting thecorresponding parameter. The flow diagram of the process pipe and instrumentof the medium-low-low temperature shift system has been drawn.Keywords: Middle-low-low temperature shift flow; Saturator-hot water column; Mass balance; Energy balance1 前言1.1 一氧化碳变换在合成氨生产中的意义[1]一氧化碳变换过程,既为合成氨原料气的净化过程,又是原料制氢过程的继续,因此,是合成氨生产过程中不可缺少的一个环节。
原料气中的CO对氨合成催化剂有毒害作用,所以必须除去。
一般在工业生产中分两次除去,大部分一氧化碳在变换除去。
变换反应为:CO+H2O ≒CO2+H2029841.19/H kJ mol∆=-这样,既能把CO变为易于除去的CO2,而且CO2又是生产碳酸氢铵,纯碱,尿素等化工产品的重要原料,同时又可制得与被除掉的一氧化碳等摩尔的氢,而消耗的只是廉价的水蒸汽。
残余的一氧化碳再采用铜洗或甲烷化的方法除去。
1.2 变换系统近年来的发展概况[2]到二十世纪八十年代,出现的“中串低”流程,既可降低汽气比和变换气中的CO含量,从而降低蒸汽消耗和减轻精炼工段的负荷,并且提高原料气的利用率,又可提高变换系统的生产能力,取得较好的效果。
但“中串低”流程存在某些不足,主要是由于中变二、三段使用的仍是铁铬系催化剂,要求在较高的温度下进行反应,因而造成该催化剂的利用率较低,而且中变二、三段换炉一段采用铁铬系中变催化剂,二、三段采用钴钼耐硫催化剂。
由于铁铬系中变催化剂耐有害成分的能力较强,因而有效地保护了低变催化剂,使其优越性得以充分发挥。
与中串低流程相比,中低低流程的蒸汽进一步下降,饱和塔负荷进一步减轻,主要缺点是由于反应汽气比下降,中变催化剂发生过度还原,引起中变催化剂失活、硫中毒及阻力增大导致中变催化剂使用寿命缩短。
运行初期的操作指标优于中串低,中期与中串低相当,后期往往影响生产。
但随着低温变换技术的采用,特别是全低变工艺的应用,变换气中过量蒸汽已很少,传统利用冷凝和蒸发原理直接接触的饱和热水塔已失去了原始依据。
也就是说,利用饱和热水塔回收潜回收潜热的意义也就不大了,用喷水增湿来代替水加热器回收变换气的显热的方法得到应用。
目前中低低变换特别适用于我国小氮肥企业变换系统改造,可实现低蒸汽耗、长周期稳定运行的目标,关键是要合理调整好变换工艺中各段的转化。
中低低流程饱和热水塔工艺设计(汽气比0.41)1.3 饱和热水塔的作用中低低和全低变工艺的总汽气比摩尔比均在0.35~0.45,故反应后最终变换器中剩余蒸汽很少,可降低余热回收的负荷,也为降低汽耗打下了良好的基础。
但这部分预热如不尽可能地加以回收,汽耗仍难以降低。
对于采用何种方法回收热量,有观点认为:由于低汽气比降低了热水塔的负荷,因而主张取消饱和塔(保留热水塔) 。
实际上,在热水循环中,热水除了在热水塔中回收变换气中的余热外,还在第一水加热器及调温水加热器,甚至合成系统水加热器回收变换炉各段及合成的反应热,然后在饱和塔中将半水煤气升温,增湿,回收热量.在全低变或中低低工艺的饱和塔回收的热量中,热水塔中回收的热量仅占总回收量的30%左右,但饱和塔出口气体温度并并无明显降低,故低汽气比对饱和塔的影响要比对热水塔的影响小得多。
在中低低变换系统中,热水塔出口变换气的温度可降至45~60℃。
饱和热水塔是变换系统的主要热量回收设备,它的设计与操作好坏直接关系到外界补充给系统蒸汽量的多少。
外界补充的蒸汽越少,则能耗越低,经济效益越好。
1.4 湿气体的热力学性质[3][4]1.4.1 饱和度Φ:气体中水蒸汽分压P H2O 与同一温度下水的饱和蒸汽压P H 之比,称为气体中水蒸汽 饱和度,即 2100%H OH p p φ=⨯饱和塔出口气体中的水蒸汽含量,最大达到出口温度下的饱和湿含量,即φ=100%,实际生产中是达不到饱和的,一般φ=90~95%1.4.2 湿含量m :指1kg 干气体中所含有的水蒸汽质量 kg/kg(干气)222221818m H O H O H O H H O H O HM P P P M P P M P P M P P φφ=⋅=⋅=⋅---干干干 M 干—干气体分子量 P —气体总压,绝对压力1.4.3 热含量I :即单位质量气体所含有的热量。
一种物质在某一状态下的热含量是从某一基准状态变化到该状态是所吸收的热量。
基准状态一般选为0 ℃,对于湿气体它的热含量应是干气体的显热与所包含的水蒸汽的显热与潜热之和,以1kg 干气体为基准的湿气体的热含量为:i t C I p ⋅+⋅=mp C —干气体的平均比热容(0~t ℃),kJ/kg•℃ i —水蒸汽在t ℃时的焓,kJ/kg1.4.4 露点温度td :湿气体在湿含量不变的条件下冷却到饱和时的温度,称为露点度,达到露点是Φ=100%。
欲求某一气体的露点,只需从饱和蒸汽表查出与该气体的水蒸汽分压相应的饱和温度,即是该气体的露点温度。
水加热器出气温度应比露点温度高10 ℃左右。
1.4.5 绝热饱和温度ts :当不饱和的气体与足够量的水在绝热情况下相接触时,水向气体中汽化时只有取自气体中的显热,于是气体温度逐渐降低,而湿含量逐渐增加,当水汽含量达到饱和时,气体温度将不再因蒸发水分而降低,这时的温度称为气体的绝热饱和温度。
绝热饱和温度是气、水直接接触时,能被加热或冷却的极限温度。
在变换系统中,出热水塔的热水温度,取决于入塔变换气的绝热饱和温度。
故在变换系统的计算中,首先必须计算入热水塔变换气的绝热饱和温度,而后才能进一步确定出系统的温度分布。
出热水塔的热水温度,应比绝热饱和温度低1.0~1.5 ℃ 。
气体的绝热饱和温度决定于它的最初温度和湿含量。
由热平衡可知,若以1 kg 干气体为计算基准,则Cp ×s t + m S ×s i =Cp ×l t + m 1×l i +(m S - m 1)×s t ×C P 水当达到绝热饱和温度时,气体的最终热含量将等于它的初始热含量加上以水蒸汽状态进入到气体中的水的热含量。
式中下标s 的各项为绝热饱和温度下的值,下标1的各项为气体初始状态的值。
绝热饱和温度可用试算法求解,其步骤为:[1] 先假定一个绝热饱和温度ts ,这个温度可参考气体的露点温度来假定,如气体温度较露点温度高得不多,试算可在其附近假设;[2] 计算出假定的绝热饱和温度时的饱和湿含量m s 和入热水塔变换气的湿含量m i ;[3] 分别查出蒸汽在假定的绝热饱和温度下和进气温度下的焓is 和i 1;[4] 分别计算上式的等式两边,看计算结果是否相等,如相等则说明假设值正确,中低低流程饱和热水塔工艺设计(汽气比0.41)否则需重新假定再计算,直至相等为止。
1.5 饱和热水塔的平衡线和操作线[5][6]饱和热水塔平衡曲线是指在不同温度下气体与水达到平衡状态,也就是气体中水汽含量达到饱和状态时的热含量与水温的关系曲线。
一般以水温t 为横坐标,饱和湿气体的热含量I 为纵坐标来绘制的。
操作线是在塔内实际操作过程中,气体的热含量与水温的关系线。
设进、出塔的干气体重量为G ,进塔气的热含量为I 1,出塔气的热含量为I 2,进塔水重量为L 1、温度为t 1,出塔水重量为L 2,温度为t 2,根据热平衡得G I 1+ L 1 t 1 =G I 2+ L 2 t 2因气相中湿含量的变化而造成的水量变化与循环水量相比是很小的,如略去其影响则水量可视为不变,则2112I I L t t G -=-上式即为操作线方程式。