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合成氨工艺及设计计算

第一章物料与热量衡算

已知条件：

表1－1 原料气各组分的含量

Table 1-1 of the feed gas components in

组分CO

2CO H2N2O2CH4合计

含

9.6011.4255.7122.560.330.38100量，％

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/（2×22.56）=2920.31 m3(标)

因为在生产过程中物料可能会有损失，因此变换气量取2962.5 m3(标)

年产12万吨合成氨生产能力（一年连续生产330天）：日生产量：120000/330=363.6T/d=１5.16T/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：

表1－2 进中变炉的变换气干组分

Table 1-2 into the furnace in the variable component of the transformation air-dry

CO2CO H2N2O2CH4合计

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组

分

含9.611.455.722.560.330.38100

量，

％

m3(标)284.

338.

1650

.41

668.3

9.7811.262962.5

kmol12.6

9615.1

73.6

29.83

0.43

0.503132.25

假设进中变炉的变换气温度为330℃，取变化气出炉与入炉的温差为35℃，出炉的变换气温度为365℃。

测井设备

进中变炉干气压力为1.75Mpa.

1.1水气比的确定：

考虑到是原煤转化来的原料气，所以取H2O/CO=3.5

故V（水）=3.5 V水=1184.113m3(标) ，n(水)=52.862kmol 因此进中变炉的变换气湿组分如下：

表1－3 进中变炉的变换气湿组分

Table 1-3 into the furnace of transformation in the variable component wet gas

组

分

CO2CO H2N2O2CH4H2O合计

含量％6.868.1639.8016.1

0.2

0.2728.56100

m3(标284.338.1650.668.9.711.21184.4146

)423242347612.61

kmol12.6

915.1

73.6829.8

0.4

0.5052.86185.3d打印建筑

塑料槽板

1.2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8.16％，要求变换气中CO含量为2％，故根据变换反应：

CO+H2O＝H2+CO2，

则CO的实际变换率公式为：

X p=X2/X1×100%

式中X1、X2分别为原料及变换气中CO的摩尔分率（湿基）所以：Xp= 74％

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：

H2O％=28.56％-6.04％+0.48％

=23％

CO％=8.16％ -6.04％

=2.12％

H2％ =39.8％+6.04％-0.48％

=45.36％

CO2％=6.86％+6.04％

=12.9％

中变炉出口的平衡常数：

K p= （H2％×CO2％）/（H2O％×CO％）=12查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》可知K p=12时温度为397℃。

中变的平均温距为397℃-365℃=32℃

根据《合成氨工艺与节能》可知中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。

1.3中变炉催化剂平衡曲线

根据H2O/CO=3.5，与文献《小合成氨厂工艺技术与设计手册》上的公式

X P= X2/X1×100%

V=K P（AB-CD）

U=K P（A+B）+（C+D）

W=K P-1双片糊箱机

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：

表1－4 t-T-X p关系

Table 1-4 t-T-Xp relations

t300320340360380400

T573593613633653673

X p0.90120.87370.84240.80740.76870.7058

表1－5 t-T-X p关系

Table 1-5 t-T-Xp relations

t420440460

T693713733

X p0.68590.64160.5963

1.4最佳温度曲线的计算

陶瓷接线柱由于中变炉选用C6型催化剂，最适宜温度曲线由式进行计算。

查《3000吨合成氨厂工艺和设备计算》C6型催化剂的正负反应活化能分别为:E1=10000KJ/Kmol，E2=19000 KJ/Kmol。

最适宜温度计算结果如下：

表1－6 t-T-X p 组成

Table 1-6 t-T-Xp composition

X p0.90120.87370.84240.80740.76870.7058 T526546.8564.2581.5598.8624.5

t256273.8291.2308.5325.8351.5

表1－7 t-T-X p 组成

Table 1-7 t-T-Xp composition

本文发布于:2024-09-22 07:10:31，感谢您对本站的认可！

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