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合成氨裝置轉(zhuǎn)化工段仿真
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- 合成氨裝置轉(zhuǎn)化工段仿真實驗五 合成氨裝置轉(zhuǎn)化工段仿真
一. 工藝流程簡介
1. 概述
制取合成氨原料氣的方法主要有以下幾種：1.固體燃料氣法；2.重油氣法；3.氣態(tài)烴法。其中氣態(tài)烴法又有蒸汽轉(zhuǎn)化法和間歇催化轉(zhuǎn)化法。本仿真軟件是針對蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氨原料氣而設(shè)計的。
制取合成氨原料氣所用的氣態(tài)烴主要是天然氣（甲烷、乙烷、丙烷等）。蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氨原料氣分兩段進(jìn)行，首先在裝有催化劑（鎳觸媒）的一段爐轉(zhuǎn)化管內(nèi)，蒸汽與氣態(tài)烴進(jìn)行吸熱的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)所需的熱量由管外燒嘴提供。一段轉(zhuǎn)化反應(yīng)方程式如下：
CH4+H2O CO+3H2 – 206.4 kj/mol
CH4+2H2O CO2+4H2 - 165.1 kj/mol
氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化到一定程度后，送入裝有催化劑的二段爐，同時加入適量的空氣和水蒸汽，與部分可燃性氣體燃燒提供進(jìn)一步轉(zhuǎn)化所需的熱量，所生成的氮氣作為合成氨的原料。二段轉(zhuǎn)化反應(yīng)方程式如下：
1.催化床層頂部空間的燃燒反應(yīng)
2H2 + O2 2H2O（g）+ 484 kj/mol
CO+ O2 CO2 + 566 kj/mol
2. 催化床層的轉(zhuǎn)化燒反應(yīng)
CH4+H2O CO+3H2 – 206.4 kj/mol
CH4+ CO2 2CO+2H2 – 247.4 kj/mol
二段爐的出口氣中含有大量的CO，這些未變換的CO大部分在變換爐中氧化成CO2，從而提高了H2的產(chǎn)量。變換反應(yīng)方程式如下：
CO+ H2O CO2 +H2 + 566 kj/mol
2. 原料氣脫硫
原料天然氣中含有6.0ppm左右的硫化物，這些硫化物可以通過物理的和化學(xué)的方法脫除。天然氣首先在原料氣預(yù)熱器（141-C）中被低壓蒸汽預(yù)熱，流量由FR30記錄，溫度由TR21記錄，壓力由PRC1調(diào)節(jié)，預(yù)熱后的天然氣進(jìn)入活性碳脫硫槽（101-DA 、102-DA一用一備）進(jìn)行初脫硫。然后進(jìn)用蒸汽透平驅(qū)動的單缸離心式壓縮機（102-J），壓縮到所要求的操作壓力。
壓縮機設(shè)有FIC12防喘振保護(hù)裝置，當(dāng)在低于正常流量的條件下進(jìn)行操作時，它可以可以把某一給定量的氣體返回氣水冷器（130-C），冷卻后送回壓縮機的入口。經(jīng)壓縮后的原料天然氣在一段爐（101-B）對流段低溫段加熱到230℃（TIA37）左右與103-J段間來氫混合后，進(jìn)入Co-Mo加氫和氧化鋅脫硫槽（108-D），經(jīng)脫硫后，天然氣中的總硫含量降到0.5ppm以下，用AR4記錄。...
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