第1页

化工设计说明书

设计题目: 年产20万吨合成氨变换工段工艺设计

系 别： 化学化工学院 专 业： 班 级： 学 生： 指导老师：

20年X月X日

本章符号对照表

1

M——相对分子质量，g/mol t/T——温度，℃ /K Vm——摩尔体积（0℃,0.1Mpa）22.4/(L/mol) V——半水煤气体积，m 3

pco 、pH2O 、pco2 、pH2 ——分别为CO、H 2 O、CO 2和H 2各组分的分压 H ——标准摩尔焓（kJ /mol） ρ/r——密度/(kg/ m3) S——标准摩尔熵/(J/mol·k) Kp ——平衡常数 Kt——反应速率常数，mol/（MPa0.5·g·h） m——质量，kg yco 、yH2O 、yco2 、yH2 ——分别为CO、H 2 O、CO 2和H 2 摩尔分数 X——实际变换率，％

ya 、ya′——分别为原料气及变换气中一氧化碳的摩尔分数 Cp——气体的平均比热容，kJ/(kmol·℃)或kJ（kg·℃） R——气体常数，8.314J/(mol·K) E——化学反应活化能，J/mol g——重力加速度，m/s2

G——气体质量流速，kg/(m2·h) Tm——最适宜温度，K i——水蒸气在t℃时的焓，kj/kg Φ——饱和度，％ Q——热量，kJ

w——干气空间速度 m/s u——催化剂自由容积分数 R——汽/气比 Di——塔体内直径，mm de ——当量直径，m H塔高，mm ?——管板填充系数 n——列管根数 t——管子中心距

?m——混合气体在温度t时的黏度，MPa·s ?i——混合气体中i组分在温度t时的黏度，MPa·s

yi ——混合气体中i组分摩尔分数 Mi——混合气体中i组分的分子量 Sa ——弓形截面积，m2 hˊ——弓形高度，m H ——档板间距，m

F——传热面积，m2 L——列管长度，m K——总传热系数，kJ/(m2 ·h·℃)

?——塔体焊缝隙数 [?]300 ——筒体材料在设计温度300℃下的许用应力 C1 ——钢板厚度负偏差,mm C2——腐蚀裕量，mm

目 录

2

前言................................................................ 7 1 绪论.............................................................. 7

1.1 氨的性质和用途 .............................................. 7 1.2 小型氨厂的发展 .............................................. 8 1.3 合成氨生产方法简介 .......................................... 8 1.4 一氧化碳变换在合成氨中的意义 ................................ 8 2 一氧化碳脱除方发和选择........................................... 11

2.1一氧化碳的脱除方法.......................................... 11 2.2一氧化碳脱除的方案选择...................................... 11 3 一氧化碳变换方案................................................. 12

3.1变换原理.................................................... 12 3.2变换方案的选择.............................................. 13 3.3 中变炉的选择 ............................................... 13 4 变换工艺的计算................................................... 15

4.1 中变炉的计算 ............................................... 15 4.2 饱和热水塔出口热水温度估算 ................................. 24 4.3 饱和热水塔物料和热量计算 ................................... 24 4.4 换热气物料和热量的计算 ..................................... 28 5 设备的计算....................................................... 35

5.1 变换炉的计算 ............................................... 35 5.2 饱和热水塔的计算 ........................................... 38 5.3主热交换器的计算............................................ 44 5.4 中间换热器的计算 ........................................... 48 5.5 水加热器的计算 ............................................. 50 5.6 热水循环塔的计算 ........................................... 53 5.7 变换冷却器的计算 ........................................... 56 6 变换炉的结构的计算............................................... 60

6.1 变换炉设计条件 ............................................. 60 6.2变换炉结构计算.............................................. 60 7 设备的选型....................................................... 66 8 变换反应的工艺参数和工艺条件..................................... 67

8.1变换反应的工艺参数.......................................... 67 8.2 变换过程的工艺条件 ......................................... 67 9 设计结果一览表................................................... 70 参考文献........................................................... 71 致谢............................................................... 72

3