年产20万吨合成氨一氧化碳变换工段设计.docx

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年产20万吨合成氨一氧化碳变换工段设计

摘要

氨是化学工业中生产量最大的产品之一，不仅可作为肥料，也是各种含氮化合物的原料。各种制备合成氨的原料气的过程中，都含有一氧化碳。利用一氧化碳与水蒸气反应将难去除的一氧化碳转换为易于清除的二氧化碳，同时制备合成氨所需的氢气。

应用流程模拟软件AspenPlus，通过一氧化碳变换工段完成对合成气的CO净化，并为实现其工段初步设计提供理论基础。选用固定床列管式反应器并选择QCS-01耐硫变换催化剂进行初步的模拟分析。通过输入对应的化学反应动力学方程，对其工艺流程模拟和优化以得到下列数据：

选用三个列管数不同的固定床列管式反应器。R1设置进料温度为300℃，反应压力80bar；R2设置进料温度为290℃，反应压力80bar；R3设置进料温度为280℃，反应压力为80bar。

根据上述工艺模拟所获得的反应器参数，进行相应的反应器、换热器设备设计，使用CAD软件绘制PID图、设备图和净化生产车间的平面布局图，再进行包括三废处理方案在内的环境保护、布置图纸和可行性研究的设计，从而完成年产20万吨合成氨一氧化碳变换工段的设计。

关键词：一氧化碳变换；流程模拟；参数优化；设备选型。

Abstract

Ammoniaisoneofthelargestproducedproductsinthechemicalindustry,whichisnotonlyusedasafertilizer,butalsoasarawmaterialforvariousnitrogen-containingcompounds.Carbonmonoxideispresentinvariousprocessesofpreparingfeedgasforsyntheticammonia.Carbonmonoxideisusedtoreactwithwatervaportoconvertdifficultlyremovablecarbonmonoxideintoeasilyremovablecarbondioxidewhilehydrogenispreparedforammoniasynthesis

TheprocesssimulationsoftwareAspenPluswasappliedtocompletetheCOpurificationworkbythecarbonmonoxideconversionsectionofthesynthesisgas,whichprovidedatheoreticalbasisforthepreliminarydesignofthesection.PreliminarysimulationanalysiswascarriedoutbyselectingfixedbedtubularreactorwithQCS-01sulfurtolerantasshiftcatalystfor.Byinputtingthecorrespondingparametersonchemicalreactionkineticsequation,theprocesswassimulatedandoptimizedtoobtainthefollowingdata:

Threefixedbedtubularreactorswithdifferentnumberoftubeswereselected.FeedtemperatureandthereactionpressureofR1weresetto300℃and80bar,respectively.FeedtemperatureandthereactionpressureofR2weresetto290℃and80bar,respectively.FeedtemperatureandthereactionpressureofR3weresetto280℃and80bar,respectively.

Basedonthereactorparametersobtainedfromtheaboveprocesssimulation,designof