合成氨厂CO变换工艺设计说明书

68t氨/d 合成氨厂CO变换工艺设计摘要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；原料气的净化与氨合成。

一氧化碳变换是指一氧化碳与水蒸气反应生产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。

在合成氨生产中，原料气中的一氧化碳都来源于含碳氢物质，如煤、天然气、油等。

半水煤气则是以煤为原料制得的含有氢气和一氧化碳等多种气体的混合物。

一氧化碳会使催化剂中毒，而合成氨工艺中所需的氢气则是一氧化碳和水反应制得。

因此在氨合成过程中必须进行一氧化碳变换。

这样不但去除了一氧化碳同时产生了合成氨的原料气氢气。

本次设计的主要任务是设计完成合成氨过程中净化车间一氧化碳多段变换的工艺流程。

本次设计采用中变串低变的工艺流程，在本流程中使用宽变催化剂可使操作条件有较大变化。

它使入炉煤气的蒸汽比有较大幅度的降低，而且使一氧化碳含量降低。

正是由于选用宽温催化剂，使得反应条件得以大大改进。

选用该流程的目的是为了让原料气净化程度高，流程简单，操作方便，稳定性好，催化剂使用时间长。

设计说明书包括三部分：工艺设计说明、变换工段的工艺计算及主要设备的工艺计算。

另外，附有四张设计图纸：一张管道及仪表流程图，一张平面布置图，一张物料流程图及一张设备一览表。

关键词：半水煤气、CO变换、催化剂The CO Transform Process DesignOf 68t ammonia/d Synthetic Ammonia plantAbstractAmmonia is an important chemical product, mainly for the production of chemical fertilizers. The production of synthetic ammonia has developed into a mature chemical production process through years of development. It is mainly divided into: the preparation of the raw gas; the purification of the raw gas and a the synthesis of mmonia.The transformation of carbon monoxide refers to the production of carbon monoxide and hydrogen response with carbon dioxide and water. It plays a very important role in the synthetic ammonia process. In the production of synthetic ammonia the carbon monoxide is containing comes from hydrocarbon, such as coal, oil and gas, etc. Semi-water gas is made for the raw coal and a mixture of gases including hydrogen and carbon monoxide. Carbon monoxide will make catalyst poisoned in the process , but hydrogen is made for the reaction of water and carbon monoxide. Therefore in the ammonia synthetic process must have the transformation of carbon monoxide. In addition to this , it also products the hydrogen gas which is the materal gas of synthetic ammonia. The main task of the design is to complete the transformation of carbon monoxide which is a part of the purification workshop of ammonia synthetic process . This design use the process of low temperature combined middle temperature, and the use of the wide temperature shift catalyst can make a significant changes in the operating conditions. It makes the ratio of steam into the furnace gas reduced significantly, and reduce the level of carbon monoxide. The reaction conditions can be improved greatly because of the selection of the wide temperature catalyst. The choice of using the process is to let the raw gas have a high degree purification, have a simple process , easy to operate, stability is good, catalyst have a long use time.The design specification includes three components: the design specifications of the process, the process calculation of the transform section and the process calculation ofmain equipment. In addition, four design drawings is accompanied: a piping and instrumentation diagrams, a layout plan, a material flow chart and an equipment list. Keywords: Semi-water gas, CO shift, catalyst目录摘要 (I)Abstract (II)前言 (1)第一章一氧化碳变换的工艺说明 (2)1.1设计依据 (2)1.2原料动力学消耗定额和消耗量 (2)1.3一氧化碳变换原理 (2)1.4一氧化碳变换催化剂 (3)1.4.1 铁-铬系一氧化碳中温变换催化剂 (3)1.4.2 一氧化碳宽温耐硫变换催化剂 (4)1.5工艺流程说明 (5)1.6设备选型及布置 (8)1.6.1设备选型的基本要求 (8)1.6.2 设备布置说明 (8)1.7三废治理说明 (9)1.8本工段各种工艺操作指标 (10)第二章一氧化碳变换工艺计算 (11)2.1设计条件 (11)2.2中温变换炉物料及热量计算 (12)2.2.1干变换气量及变换率的计算 (12)2.2.2 总蒸汽比（汽/气）的计算 (13)2.2.3中变炉一段催化剂层物料及热量衡算 (14)2.2.4 中变炉二段催化剂层物料及热量计算 (20)2.3低温变换炉物料及热量计算 (24)2.3.1 物料计算 (24)2.3.2 热量衡算 (25)2.3.3平衡曲线、最适宜温度曲线及操作线计算 (26)2.4饱和热水塔出口温度的估算 (27)2.4.1 水加热器出口变换气温度计算 (27)2.4.2 热水塔出口排水温度 (27)2.4.3饱和塔出口半水煤气温度 (28)2.5中间换热器物料及热量计算 (28)2.5.1蒸汽过热段 (28)2.5.2 半水煤气换热器 (30)2.6主热交换器物料及热量横算 (31)2.6.1 已知条件 (31)2.6.2 进设备半水煤气温度计算 (32)2.6.3 出热交换器的变换气温度计算 (33)2.7调温水加热器中变换气放出的热量计算 (34)2.8水加热器中低变气放出热量计算 (35)2.9饱和热水塔物料及热量计算 (36)2.9.1饱和塔物料及热量计算 (36)2.9.2热水塔物料及热量计算 (38)2.9.3 进饱和塔水温核算 (41)第三章典型设备计算 (41)3.1中温变换炉计算 (42)3.1.1已知条件 (42)3.1.2催化剂用量计算 (43)3.1.3催化剂床层直径的确定 (44)3.2低温变换炉计算 (46)3.2.1 已知条件 (46)3.2.2 催化剂用量计算 (47)3.2.3 催化剂床层直径的确定 (47)3.3饱和热水塔计算 (48)3.3.1 饱和塔计算 (48)3.3.2 热水塔计算 (53)参考文献 (59)附录1 (60)附录2 (61)附录3 (62)附录4 (63)致谢 (64)前言合成氨是化学工业的重要组成部分，在国民经济中有相当重要的位置。

氨是氮肥生产的主要原料，可生产尿素，硫酸铵，碳酸氢铵等。

对农业生产有重要意义。

氨也是化学工业的主要原料。

硝酸、纯碱及各种含氨的无机盐以及制冷工业中的制冷剂，有机工业中间体，磺胺药物，聚纤维，氨基塑料，冷却剂等都需要氨、氨的衍生物及化合物。

也用于国防工业中生产三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纤维等各种硝化炸药；导弹、火箭的助推剂和氧化剂等。

以煤为原料生产的半水煤气中含有硫化物，经一氧化碳变换后，含有大量的二氧化碳和少量的一氧化碳，这些都会使氨合成催化剂中毒。

因此，在氨合成之前必须进行原料气的净化。

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B109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。