合成氨装置转化工段仿真
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- 合成氨装置转化工段仿真实验五 合成氨装置转化工段仿真
一. 工艺流程简介
1. 概述
制取合成氨原料气的方法主要有以下几种：1.固体燃料气法；2.重油气法；3.气态烃法。其中气态烃法又有蒸汽转化法和间歇催化转化法。本仿真软件是针对蒸汽转化法制取合成氨原料气而设计的。
制取合成氨原料气所用的气态烃主要是天然气（甲烷、乙烷、丙烷等）。蒸汽转化法制取合成氨原料气分两段进行，首先在装有催化剂（镍触媒）的一段炉转化管内，蒸汽与气态烃进行吸热的转化反应，反应所需的热量由管外烧嘴提供。一段转化反应方程式如下：
CH4+H2O CO+3H2 – 206.4 kj/mol
CH4+2H2O CO2+4H2 - 165.1 kj/mol
气态烃转化到一定程度后，送入装有催化剂的二段炉，同时加入适量的空气和水蒸汽，与部分可燃性气体燃烧提供进一步转化所需的热量，所生成的氮气作为合成氨的原料。二段转化反应方程式如下：
1.催化床层顶部空间的燃烧反应
2H2 + O2 2H2O（g）+ 484 kj/mol
CO+ O2 CO2 + 566 kj/mol
2. 催化床层的转化烧反应
CH4+H2O CO+3H2 – 206.4 kj/mol
CH4+ CO2 2CO+2H2 – 247.4 kj/mol
二段炉的出口气中含有大量的CO，这些未变换的CO大部分在变换炉中氧化成CO2，从而提高了H2的产量。变换反应方程式如下：
CO+ H2O CO2 +H2 + 566 kj/mol
2. 原料气脱硫
原料天然气中含有6.0ppm左右的硫化物，这些硫化物可以通过物理的和化学的方法脱除。天然气首先在原料气预热器（141-C）中被低压蒸汽预热，流量由FR30记录，温度由TR21记录，压力由PRC1调节，预热后的天然气进入活性碳脱硫槽（101-DA 、102-DA一用一备）进行初脱硫。然后进用蒸汽透平驱动的单缸离心式压缩机（102-J），压缩到所要求的操作压力。
压缩机设有FIC12防喘振保护装置，当在低于正常流量的条件下进行操作时，它可以可以把某一给定量的气体返回气水冷器（130-C），冷却后送回压缩机的入口。经压缩后的原料天然气在一段炉（101-B）对流段低温段加热到230℃（TIA37）左右与103-J段间来氢混合后，进入Co-Mo加氢和氧化锌脱硫槽（108-D），经脱硫后，天然气中的总硫含量降到0.5ppm以下，用AR4记录。...
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