发布时间 : 星期一 文章20万吨合成氨转变工序 ---大学毕业(论文)设计更新完毕开始阅读af94dec5f021dd36a32d7375a417866fb94ac07b
基地位于陕、甘、宁、蒙毗邻地区，西与自治区首府银川市隔黄河相望，东与开发中的陕北能源重化工基地毗邻，易形成产业互补，资源共享，其生产、生活条件俱佳。
（6）电力优势
宁夏目前无拉闸限电之虞，2004年宁夏电网统调装机容量达到366万千瓦，而且基地规划建设的八大电厂将形成千万千瓦级的火电基地，这些都将为基地提供充足的电力供应。
（7）政策优势
随着西部大开发战略的深入推进，国家实施重点支持西部大开发的政策措施，以及自治区、银川市全面改善投资环境的重大举措，为基地建设提供了强有力的政策支持。
二、设计工艺计算
（一）转化段物料衡算
原料气（入加氢转化器天然气）组成如下表：
组 分 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 N2 ∑干
mol（干）％ 89．00 5．00 4.00 1.00 0.80 0.20 100.00
kmol/h 996.80 56.00 44.80 11.20 8.96 2.24 1120．00
kg/h 15948.80 1680．00 1971.20 649.60 645.12 62.72 20957.44
循环氢气组成如下表：
组 分 N2 H2 Ar CH4 合 计
kmol/h 19.50 58.30 0.20 0.80 78．80
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kg/h 545 117 9 13 684
出加氢器气体组成如下表：
组 分 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 N2 H2 Ar 合 计
1．一段转化炉的物料衡算 计算数据依据： 水碳比R=3.50
一段炉出口甲烷含量设计为10％ 一段转化炉出口温度：822℃
一段转化炉出口压力：30.9Kg/cm3（表压）
A. 物料衡算：
总碳流量：∑C=997.6+56×2+44.8×3+11.2×4+8.96×5 =1333.6kmol/h 水碳比：R=3.50
故加入水蒸汽量：nH2O=3.50×1333.6 =4667.6kmol/h
设一段转化炉出口CO、CO2、H2的含量分别为nCO、nCO2和nH2，干转化气总量为V kmol/h,转化消耗水蒸汽量为n′H2O kmol/h。
列元素平衡式
C平衡 1333.6=nCO + nCO2 +0.1V （1）
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mol（干）％ 83.2165 4.6713 3.7371 0.9343 0.7474 1.8134 4.8632 0.0167 100.00
kmol/h 997.6 56 44.8 11.2 8.96 21.74 58.3 0.2 1198.8
H2 平衡
58.3+997.6×2+56×3+44.8×4+11.2×5+8.96×6+4667.6= nH2 +2×0.1V+(4667.6-n′H2O ) 化简为 2510.46= nH2+0.2V -n′H2O （2）
111×4667.6=×(4667.6-n′H2O )+nCO +nCO2 222化简为 2nCO2+nCO -n′H2O =0 （3） O2平衡 出口总干气量：
V=nCO2+nCO+nH2+nN2+nAr+nCH4 =nCO2+nCO+nH2 +21.74+0.2+0.1V
化简为 V=nCO2+nCO+nH2 +0.1V+21.94 （4）
一段转化炉进行的主要反应为：
CH4+H2O(g)?????? CO+3H2
CO+H2O(g)?????? CO2+H2
查[2]知，在t=822℃时，kpco=0.94135
（4）-（1）得 nH2=V-1355.54 （6）-（2）得 n′H2O=1.2V-3866 故化简nH2O=4363.5107-（1.19V1-3730.945）得
nH2O=8094.4557-1.19V （8） （3）-（1）得 nCO2= n′H2O+0.1V-1333.6 将（7）代入上式，可化简为
nCO2=1.3V-5199.6 （9）
由（1）×2-（3）可得 nCO=2667.2-0.2V-n′H2O 将（7）代入（10）得 nCO=2667.2-0.2V-1.2V+3866
化简为 nCO=6533.2-1.4V 出口转化气中水蒸气量
nH2O=4667.6- n′H2O=4667.6+3866-1.2V
可化简为 nH2O=8533.6-1.2V 将 （6）（8）（9）（10）带入 （5）得
- 18 -
（6） （7） （10） （11） （12）
?1.3V?5199.6??V?1355.54?=0.94135 ?6533.2?1.4V??8533.6?1.2V?解之得
V=4352.0377 kmol/h nH2=2996.4977 kmol/h nCO=440.3472 kmol/h nCO2=458.0490 kmol/h nCH4=435.2038 kmol/h nH2O=3311.1548 kmol/h 故一段转化炉出口总湿气量为：
∑n湿气= V1 + nH2O =4241.0127+3047.6506=7288.6633 kmol/h 出一段转化炉的物料组成如下表：
组 分 CO CO2 H2 CH4 N2 Ar 干气 H2O 合计
kmol/h 440.3472 458.0490 2996.4977 435.2038 21.7400 0.2000 4352.0377 3311.1548 7663.1925
mol（干）％ 10.1182 10.5249 68.8528 10.0000 0.4995 0.0046 100.0000
kg/h
12329.7216 20154.1560 5992.9954 6963.2608 608.7200 8.0000 46056.7794 59600.7720 105657.5514
B. 一段转化炉平衡温距的计算
根据[7],设计压力为740mmHg柱 一段炉出口压力为30.9Kg/cm2（表压）
P=30.9+1.006／1.033=30.8867atm
233??n.nH2?P?P.PH2kpCH4=co=CO
?nPCH4.PH2OnCH4.nH2O????30.8867?2?440.3472?2996.49773 =???
435.2038?3311.1548?7663.1952?=133.5637
查[2]，对应的平衡温度t=810.95℃
平衡温距 △t=822-810.95=11.05℃
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