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本 科 毕 业 设 计

年产30万吨合成氨粗煤气变换工段工艺设计

Process Design of Synthetic Ammonia 300000 Tons about

Crude Coalgas Conversion

目 录

摘要............................................................................................................................................... I Abstract..................................................................................................................................... II 引言.............................................................................................................................................. 1 第一章 绪论 ............................................................................................................................. 1

1.1氨的基本性质 ................................................................................................................. 1 1.1.1物理性质 ...................................................................................................................... 2 1.1.2 化学性质 ..................................................................................................................... 2 1.2大型氨厂的崛起 ............................................................................................................. 3 1.3 合成氨生产方法简介 .................................................................................................... 3 1.4 一氧化碳变换在合成氨中的意义 ................................................................................ 3

第二章 设计说明 .................................................................................................................... 5

2.1设计目的 ......................................................................................................................... 5 2.2工艺原理 ......................................................................................................................... 5 2.3变换工艺的选择 ............................................................................................................. 5 2.4工艺条件对CO含量的影响 ......................................................................................... 6 2.5催化剂的选用 ................................................................................................................. 6 2.6 热量的回收 .................................................................................................................... 7

第三章 设计计算 .................................................................................................................... 8

3.1 已知条件与要求 ............................................................................................................ 8 3.2核算蒸汽量 ..................................................................................................................... 8 3.3计算煤气的成分 ............................................................................................................. 8 3.4 中温变换炉温升估算 .................................................................................................... 9

第四章 物料衡算 .................................................................................................................. 10

4.1 中变炉一段催化剂物料衡算与热量衡算 .................................................................. 10 4.2中变炉二段催化剂物料衡算与热量衡算 ................................................................... 12 4.3低变炉的物料衡算和热量衡算 ................................................................................... 14

4.4物料衡算表 ................................................................................................................... 15

第五章 中温变换炉的工艺计算 ...................................................................................... 16

5.1变换催化剂用量的计算方法 ....................................................................................... 16 5.2通过触媒床气体的体积的确定 ................................................................................... 17 5.3中变炉催化剂用量的计算 ........................................................................................... 17 5.3.1一段催化剂用量的计算 ............................................................................................ 17 5.3.2二段催化剂用量的计算 ............................................................................................ 17 5.4催化剂床层直径的确定 ............................................................................................... 18 5.4.1一段催化剂床层直径的确定 .................................................................................... 18 5.4.2二段催化剂床层直径的计算 .................................................................................... 19

第六章 中温变换炉结构的计算 ...................................................................................... 20

6.1 变换炉设计条件 .......................................................................................................... 20 6.2变换炉结构计算 ........................................................................................................... 21 6.2.1筒体厚度的计算 ........................................................................................................ 21 6.2.2封头厚度的确定 ........................................................................................................ 21 6.3校核水压试验强度 ....................................................................................................... 21

第七章 换热器型号规格的确定 ...................................................................................... 22

7.1第一主热交换器的进口煤气温度 ............................................................................... 22 7.2第一主热交换器的型号规格 ....................................................................................... 23 7.2.1估算传热面积 ............................................................................................................ 23 7.2.2管程的对流传热系数和压降 .................................................................................... 24 7.2.3壳程的对流传热系数和压降 .................................................................................... 25 7.2.4计算传热面积 ............................................................................................................ 26 7.3 第一水加热器进口水温度的计算 .............................................................................. 27 7.4第一水加热器型号规格计算 ....................................................................................... 27 7.4.1估算换热面积 ............................................................................................................ 27 7.4.2管程的对流给热系数和压降 .................................................................................... 28 7.4.3 壳程的对流给热系数和压降 ................................................................................... 29 7.4.4计算传热面积 ............................................................................................................ 30