变换系统工艺计算书
（汽气比按0.6计算）
2002年12月27日
第一篇：设计说明
第一章：总论
一、设计依据、生产规模、设计原则
1、设计依据：根据昆明理工大学生物和化学工程学院毕业设计（论文）任务书所规定的课题：“年产六万吨合成氨厂变换工段工艺设计”进行合成氨厂变换工段工艺设计。
2、生产规模：年产六万吨合成氨。
3、设计原则：
1）以传统的加压变换工艺流程为基础，保留原有的工艺流程中的优点，删去原有的不合理工艺(热水与精炼连接的部分)。
2）采用近年来所具有的新技术，完善传统的变换工艺，使其具有良好的可操作性和稳定性。
3）作好能源的综合利用，消除能源利用不合理现象，使其具有良好的经济效益。
4）在设计工艺合理性的同时，做好环境保护，一方面利用好物料，减少物料损失；另一方面减少环境污染，做好环境保护。
5）在工艺计算时，以各主要设备的进出物料、热量变化的明显点进行物料和热量平衡工艺计算。
6）各正常排污、工艺不正常放空，工艺调整过程中走近路的气量或物料不参与工艺计算。
二、厂址选择及建厂地区的自然条件
1、地理位置及环境：
云南东风化工有限公司位于云南省弥勒县东风路口，距弥勒县城12公里处。距昆明155km，公司内道路完善，交通十分方便。
公司地处主导风向为西南风，厂区周围主要是农田及村子住户，无名胜古迹及风景区、疗养院及旅游点，不属于环境保护的重点区域，工厂的三废治理已经达到国家排放标准，并且已经通过环保达标及清洁文明工厂的验收。
2、工厂用水情况
以厂区东侧的甸溪河水及太平水库的水做生产水源，水温低，水质好。每小时用水量为200m3/h。
3、供电
厂用电源由厂区东面距厂3km的河湾变电站35Kv、10Kv专线供电，厂内设有供电系统，满足生产用电。
4、原料供应：
主要由当地的泸西、师宗提供焦碳，弥勒拖白煤矿提供的燃料煤，非常方便。
5、工厂所处的自然条件
1）工厂地质情况：
地基为2类场地土，土层厚，土质较好，稳定，无软下卧低层，地质允许承载力为fK=150kpa.
2）当地气象条件：
年平均气温度17.3℃         年最高气温40.8℃
年最低气温—3.8℃          年平均相对湿度78%
年平均气压0.0867Mpa       年无霜期210天
年平均日照时数2079.2hr     年平均蒸发水量1950mm
年平均降雨量978.6mm       年平均风速2.9m/s
年最大风速22m/s
三、生产方法
原料焦碳经过造气炉，通过水蒸汽气化，生产出合格的半水煤气。经过脱硫，脱除大部分半水煤气中的硫化氢后，送入压缩机进行压缩，将压力提高到0.8MPa，由压缩机二出送到变换，将半水煤气中一氧化碳变成二氧化碳，送回压缩机三段，经过压缩机三段压缩后，压力提高到1.8MPa，送到脱碳系统，脱出变换气中的二氧化碳，脱出的二氧化碳送入尿素系统的二氧化碳压缩机，作为尿素合成的原料气。脱除二氧化碳后的原料气作为合成氨的原料气，送入甲烷化系统，清除少量的一氧化碳和二氧化碳，为合格合成氨的原料气，经过压缩机四、五、六段压缩后送入合成系统合成氨。液氨送尿素作为原料，合成尿液经过分离、蒸发、浓缩、造粒得到成品尿素。
四、全厂的机构组成
厂部：
厂长：法人代表，主管全盘。
生产副厂长：主管生产及生产的组织管理。
经营副厂长：主管原料采购及产品销售。
技术副厂长：主管生产中存在的技术问题及改造。
工会主席：主管生活福利及工会工作及职工的文体娱乐。
科室：
生产科：负责组织生产及生产过程的工艺管理
设备动力科：负责所有设备的技术管理、压力容器管理、电器仪表的管理。
安环科：全厂安全生产和环保的管理。
财务科：全厂的财务经济管理。
企业管理科：原料及产品质量的管理。
劳动人事科：劳动人事及职工的教育培训管理。
组织部：全厂干部的管理。
厂办：文件及业务接待的管理。
经营科：原料、配件的采购及产品的销售管理
后勤部：职工食堂、福利生活、学校、卫生所的管理。
生产车间：
中心化验室：全厂分析人员的管理及原料、过程产品及产品的分析。
热动车间：对锅炉、软水、脱盐水及供水的管理，提供生产用蒸汽。
造气车间：对造气炉、脱硫装置进行管理，提供生产用合格半水煤气，并脱除H2S。
净化车间：对变换、脱碳、甲烷化生产装置进行管理。保证净化后的原料气合格。
合成车间：对压缩机、合成系统装置的管理，生产出合成氨。
电仪车间：对全厂电器、仪表的管理，提供动力电。
机修车间：对全厂重要设备的安装及制作。
尿素车间：对尿素生产装置进行管理，生产出合格的产品。
五、工厂的运输总量及路线：
1、焦碳的运输路线     年运输总量 90000吨
泸西县、师宗县、路南县-------------云南东风化工有限公司（
2、燃煤的运输路线     年运输总量40000吨
泸西县、弥勒县拖白煤矿--------------云南东风化工有限公司
3、废渣的运输路线     年运输总量52000吨
云南东风化工有限公司 
4、产品尿素的运输路线     年运输总量80000吨—————各地农资公司
5、备品配件的运输路线     年运输总量（根据需要量确定）
各配件厂家、昆明 
第二章：化工工艺说明
一、基本生产原理
1、基本原理
1）一氧化碳变换基本原理
2）用甲烷化脱除少量CO、CO2基本原理:
2、化学反应动力学
1）一氧化碳变换反应的机理
2）甲烷化反应的机理
①反应组分从气相扩散到催化剂表面；
②反应物向催化剂颗粒孔内扩散；
③反应物在催化剂活性表面上进行催化反应；
④反应物从催化剂颗粒孔内扩散催化剂颗粒的外表面；
⑤反应产物从催化剂颗粒的外表面扩散到气向中去。
3）变换反应的动力学
4）扩散对反应的影响
二、工艺流程的确定
1、工艺流程的确定依据及原则
1）为保证最大的变换效率及深度变换的要求，尽可能达到最适宜的要求，无论是中变或是低变炉，催化剂装填均分别按三层填装。甲烷化炉则按一层填装。
2）由于高温气体难以密封，中变炉的段间不采用移出热，而是采用加入蒸气、冷凝液降温；特别冷凝液的吸热潜力很大，降温效果很好；同时由于煤气冷激降温会使变换效率降低，难以保证变换气中的CO，所以不以采用。
3）为使入炉的煤气温度提高，保证变换反应的温度需要，同时满足低温变换炉温度的要求，在中变炉气体出口设置热交。为中变炉的调温方便，煤气经热交设置副线，提供一定的冷气量与中变入口热气混合。
4）为系统开车升温方便，提供热量，中变炉、低变炉、甲烷化炉进口分别设置电炉。
5）为防止热交的腐蚀，在添加蒸汽时采用过热蒸汽，过热蒸汽由中变炉出口蒸汽过热器提供。
6）变换过程需要大量蒸汽，为减少蒸汽的加入量，设置饱和热水塔，充分回收变换气中的热量，提供变换反应需要的饱和蒸汽量。
7）为增加压缩机的打气量，设置变换气及净化气冷却器，适应压缩机的打气要求。
8）
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