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年产23万合成氨变换工段工艺设计 (3)

时间:2021-01-06 20:17来源:毕业论文
3.2.1传热面积的计算 35 3.2.2 设备直径与管板的确定 35 3.2.3 传热系数的验算 36 3.2.4 壳侧对流传热系数计算 37 3.2.5 总传热系数核算 37 3.2.6传热面积的核算 3

3.2.1传热面积的计算 35

3.2.2 设备直径与管板的确定 35

3.2.3 传热系数的验算 36

3.2.4 壳侧对流传热系数计算 37

3.2.5 总传热系数核算 37

3.2.6传热面积的核算 38

4 设备一览表 39

总结 40

致 谢 42

参考文献 43

附录 44

1 绪论

1.1 概述

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。原料气中常含有大量的杂质,CO能使合成氨反应中催化剂中毒失效,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CO2和氨合成所需要的H2。因此,CO变换既是原料气的净化过程,又是原料气制造气体的过程。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[1]。

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。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。在合成氨工艺流程中起着非常重要的作用。

1.2 目的和意义

氨是重要的无机化工产品,在国民经济中占有重要地位。随着世界人口的不断增加,用于制造尿素、硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵以及其他化工产品的氨用量也在增长。在化学工业中,合成氨工业已经成为了重要的支柱产业。据统计,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。

合成氨变换工段是指CO与水蒸气反应生成CO2和H2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,各种方法制取的原料气都含有CO,其体积分数一般为12%~40%[2]。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+H2O=CO2+H2。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。

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[1]。所谓中变串低变流程,就是在B106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,使变换系统便于操作,也大幅度降低了能耗。

变换过程需在高温高压使用催化剂条件下进行,因此变换工序是合成氨生产的高成本工序,其成本降低对合成氨成本的降低有重要意义。

1.3 合成氨工业概况

1.3.1基本现状

我国的氮肥工业自20世纪50年代以来,不断发展壮大,目前合成氨产量已跃居世界第一位,已掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨、尿素的技术,形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。目前合成氨总生产能力为5000万吨/年左右[3],氮肥工业已基本满足了国内需求,在与国际接轨后,具备与国际合成氨产品竞争的能力,今后发展重点是调整原料和产品结构,进一步改善经济性。文献综述 年产23万合成氨变换工段工艺设计 (3):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_67903.html

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