合成氨变换工段流程图年产8万吨小合成氨厂中温变换工段工艺设计.pdf

合成氨变换工段流程图

年产8万吨小合成氨厂中

温变换工段工艺设计

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2008届化学与材料工程系

《化工工艺设计任务书》

变换工艺设计说明书

设计题目年产8万吨小合成氨厂中温变换工段工艺设计

课题来源年产8万吨小型合成氨厂变换工段

1

变换工段化学工艺设计标准

变换工段在合成氨生产起的作用既是气体净化工序，又是原

料气的再制造工序，经过变换工段后的气体中的CO含量大

幅度下降，符合进入甲烷化或者铜洗工段气质要求。

要求：1.绘制带控制点的工艺流程图

2.系统物料、能量衡算

3.系统主要设备能力及触媒装填量核算

4.该工段设备多，工艺计算复杂，分变换炉能力及触媒装填

量核算、系统热量核算和系统水循环设备及能力核算。

变换工段化学工艺设计主要技术资料

1.变换技术方案

CO2变换反应是放热反应，从化学平衡来看，降低反应温度，

增加水蒸汽用量，有利于上述可逆反应向生成CO2和H2

的方向移动，提高平衡变换率。但是水蒸气增加到一定值后，

2

变换率增加幅度会变小。温度对变换反应的速度影响较大，

而且对正逆反应速度的影响不一样。温度升高，放热反应即

上述反应速度增加得慢，逆反应（吸热反应）速度增加得快。

因此，当变化反应开始时，反应物浓度大，提高温度，可加

快变换反应，在反应的后一阶段，二氧化碳和氢的浓度增加，

逆反应速度加快，因此，需降低反应温度，使逆反应速度减

慢，这样可得到较高的变化率。但降温必须与反应速度和催

化剂的性能一并考虑，反应温度必须在催化剂的使用范围内

选择。在本设计中我们选择三段中温变化工艺流程。

2.工艺流程

含32.5%CO、温度为40℃的半水煤气，加压到2.0Mpa，

经热水洗涤塔除去气体中的油污、杂质，进入饱和塔下部与

上部喷淋下来的120～140℃的热水逆流接触，气体被加热而

又同时增湿。然后在混合器中与一定比例的300～350℃过热

蒸汽混合，25%～30%的气体不经热交换器，作为冷激气体。

其他则经热交换器进一步预热到320℃进入变换炉。进第一

段催化反应后温度升高到460～500℃，冷激后依次通过

二、三段，气体离开变换炉的温度为400～410℃，CO变换

率达90%，残余CO含量为3%左右。变换气经热交换器加

3

热原料气，再经第一热水加热器加热热水，然后进入热水塔

进一步冷却、减湿，温度降到100～110℃。为了进一步回收

余热，气体

进入第二热水加热器（即锅炉给水预热器），温度降到70～

80℃，最后经冷凝塔冷却到常温返回压缩机加压。

变换工段化学工艺设计原则

1.年产8万吨合成氨

2.如工序气体流量：33000Nm3/h，（干基）压力：2.0MPa，

温度：40℃

3.入口气体成分：CO%=32.5%，CO2%=6.5%，

H2%=41.5%，N2%=18%，CH4%=1.0%，O2%=0.5%（体

积比）

4.出口气体成分：CO%=4.0%（体积比）

教研室意见

4

该设计符合化工工艺设计要求，同意接受此设计！

第1章引言

1.1氨在国民经济中的地位与作用

合成氨工业使基础化学工业之一。其产量居各种化工产品的

首位。氨本身是重要的氮素肥料，除石灰石氮外，其它氮素

肥料都是先合成氨，然后再加工成各种铵盐或尿素。将氨氧

化制成硝酸，不仅可用来制造肥料，亦是重要的化工原料，

可制成各种炸药。氨、尿素和硝酸又是氨基树脂、聚酰胺树

脂、硝化纤维素等高分子化合物的原料。以其为原料可制得

塑料、合成纤维、油漆、感光材料等产品。作为生产氨的原