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1、,年产十八万吨合成氨变换工段工艺设计,答辩人：高亚伟学号：10040201031指导老师：徐绍红 胡利强,氨是化学工业中产量最大的产品之一。氨本身可做肥料，可以加工成各种氮肥，还可以加工成含氮复合肥料对提高农作物产量有重要作用，所以在国民经济中占有重要地位。,产品介绍,都含有CO，但氨的合成和尿素生产中都不需要CO，应将其除去。,合成氨的生产主要分为原料气的制取和原料气的净化与合成。粗原料气中常含有大量的C0，由于CO是合成氨催化剂的毒物，所以必须进行净化处理，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，又是原料气造气的继续。最
2、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。,变换工段存在的意义,（1）气体的净化（脱除CO）。（2）有效气体氢气和二氧化碳的制备。（3）大部分有机硫转换成无机硫（H2S）。,CO水蒸气变换反应，简称CO变换反应:,任务,2023/2/14,工艺方法,中温变换工艺 中串低变换工艺 中低低变换工艺 全低变变换工艺,中温变换工艺中温变换工艺早期均采用常压，经节能改造，现在大都采用加压变换。加压中温变换工艺主要特点是：采用低温高活性的中变催化剂，降低了工艺上对过量蒸汽的要求；采用段间冷激降温，减少了系统的热负荷和阻力，减小外供蒸汽量；合成与变换，铜洗构成第二换热网络，合理利用热能。
3、,变换工艺介绍,中串低变换工艺所谓中温变换串低温变换流程，就是在B107等Fe-Cr系催化剂之后串入Co-Mo系宽温变换催化剂。与中变流程相比,中串低工艺蒸汽消耗下降,饱和塔负荷减轻。,中低低变换工艺中低低流程是在一段铁铬系中温变换催化剂后直接串二段钴钼系耐硫变换催化剂，利用中温变换的高温来提高反应速率，利用两段低温变换提高变换率，实现节能降耗。这样充分发挥了中变催化剂和低变催化剂的特点，实现了最佳组合，达到了能耗低、阻力小、操作方便的理想效果。,全低变工艺全低变工艺是全部采用低温活性钴钼系变换催化剂进行一氧化碳变换的工艺过程，作为一种节能新工艺,节能降耗的效果显著。此工艺中蒸汽消耗较低，在几
4、种变换流程中蒸汽消耗最低。,工艺条件对变换反应的影响,温度,压力,气体组成,影响因素,空速,（1）热力学角度考虑 变换反应是放热反应，对一定的原料气初始组成，温度的降低，平衡向正反应方向移动，平衡常数K值增大，变换气中CO的平衡含量降低。所以，当原料气组成一定时，温度越低，平衡变换率越高。低温条件下变换后残余CO含量可以有较大的降低。（2）动力学角度T r（反应速度）从反应动力学可知，温度升高，反应速度常数增大，对反应速度有利，但平衡常数随温度的升高而变小，即CO 平衡含量增大，反应推动力变小，对反应速度不利。,1.温度,Te 平衡温度,热力学的影响,最佳操作温度,Tm 最适宜操作温度E1正反
5、应活化能E2逆反应活化能,反应开始时最适宜温度高于催化剂的使用温度，但是随着反应的进行温度逐渐降低，需不断移去热量。对于变换反应的温度是综合各方面的因素而定的。,高温加快反应速度,低温可降低平衡一氧化碳含量,动力学的影响,、压力,反应为等体积反应，压力较低时对变换反应的化学平衡几乎没有影响。,反应速度随压力增大而增大,a 设备体积小，节省投资。b 增加空速，提高生产能力,优点,a 腐蚀加剧（点蚀），设备使用寿命缩短。（尤其是采用耐硫变换催化剂流程）b 有机硫转化,缺点,（2）加压变换的优缺点,a 设备体积小，节省投资。b 增加空速，提高生产能力,a 腐蚀加剧（点蚀），设备使用寿命缩短。（尤其是
6、采用耐硫变换催化剂流程）b 有机硫转化,3、汽气比,H2O/CO或水蒸气半水煤气,概念,增加水蒸气用量，既有利于提高一氧化碳的变换率，又有利于提高变换反应速度，同时抑制副反应。但能耗增加。,CO2为变换反应的产物，除去CO2有利于反应平衡向生成H2的方向移动，从而提高CO的变换率，降低变换气中CO含量。,4、二氧化碳,生产中，若选用中温变换工艺，可将最终CO含量降低到4，中变串低变工艺，可在两个变换炉之间串入脱碳装置，最终CO含量可降低到2甚至更低。,工艺流程中应考虑的问题：,1、根据原料气co含量,满足变换率的要求,天然气制原料气、有无甲醇产品时催化剂的选择,2、蒸气的回收和利用,降低外供蒸汽消耗,3、延长催化剂寿命,介质的净化，适宜的温度压力,一氧化碳中变串低变流程,转化气,废热锅炉,中变炉,低变炉,废热锅炉,甲烷化预热器,CO 13-15%，1.75MPa,340，,400，CO 3-4%,181，CO 3-4%,274，CO 0.3-0.5%,软水,饱和器,再沸器,变换气,中变炉物料平衡表,中变炉热量平衡表,2023/2/14,固定管板式换热器参数,2023/2/14,主要设备一览表,2023/2/14,谢谢观看望各位老师批评指正。,
