化计算，拟采用统基准焓或称生成焓计算。以，为基准的气体的统基准焓计算式为式中气体在在的统基准焓该气体在下的标准生成热绝对温度气体的等压比热容，气体等压比热容与温度的关系有以下经验式式中气体的特性常数将式代入式积分可得统基准焓的计算通式式中常数与气体特性常数及标准生成热的关系为采用气体的统基准焓进行热量平衡计算，不必考虑系统中反应如何进行，步骤有多少，只要计算出过程始态和末态焓差，即得出该过程的总热效果。始末式中过程热效应，其值为正数时为放热，为负数时系统为吸热，单位始态或末态气体的千摩尔数始态温度下或末态温度下气体的统基准焓现将有关气体的计算常数列于下表中气体统基准焓通式常数表分子式计算的基准焓根据基准焓的计算通式在时将的常数带入上式得同理根据以上方法计算可得变换气的各个组分的基准焓列于下表组分放热始末始末气体反应共放热气体吸热根据物理化学教程知，可用公式来计算热容，热容的单位为表物质可用公式来计算热容表物质计算结果得物质所以平均热容所以气体吸热假设热损失般热损失都小于总热量的根据热量平衡的中变段催化剂操作线的计算有中变段催化剂变换率及热平衡计算结果知中变炉入口气体温度中变炉出口气体温度中变炉入口变换率中变炉出口变换率由此可作出中变炉催化剂反应的操作线如下温度转化率中间冷凝过程的物料和热量计算此过程采用水来对变换气进行降温。以知条件变换气的流量设冷凝水的流量变换气的温度冷凝水的进口温度进二段催化床层的温度操作压力冷凝水吸热据冷凝水的进口温度查化工热力学可知根据化工热力学可知冷凝水要升温到，所以设在时的焓值为对温度进行内查法时时再对压力使用内查法得在时的焓值为变换气吸热根据表和表得物质所以取热损失为根据热量平衡标水的量为标所以进二段催化床层的变换气组分组分合计含量标中变炉二段催化床层的物料与热量衡算已知条件所以进中变炉二段催化床层的变换气干组分组分合计含量标中变炉二段催化床层的物料衡算设中变炉二段催化床层的转化率为总转化率所以在的变化量为标在中变炉二段催化床层的转化的的量为标出中变炉二段催化床层的的量为标故在二段催化床层反应后剩余的时反应平衡常数则所以备用系数取所以中温变换炉触媒用量型触媒堆重度触媒堆重量空速干气触媒触媒直径的计算假设触媒直径为计算触媒直径的公式催化剂床层阻力降气体通过触媒床的压力降摩擦系数,般取气体重量流速,公斤米小时气体在操作状态下的重度,公斤米颗粒直径,米触媒床高度,米触媒层直径,米型触媒外型尺寸为毫米圆柱体则所以中变炉第段催化床层的阻力降第段催化床层变换气的平均温度第段催化床层变换气的压力第段催化床层变换气的平均分子量第段催化床层变换气的重度气体重度流量湿第段催化床层的高度第段催化剂床层阻力降中变炉第二段催化床层的阻力降第二段催化床层变换气的平均温度第二段催化床层变换气的平均分子量第二段催化床层变换气的重度气体重度流量湿第二段催化床层的高度第二段催化剂床层阻力降中变炉催化剂的总阻降总所以计算得中变炉催化剂的总阻降符合要求，中变炉催化剂床层直径可用中变炉进口直径的计算查化工原理得到气体的组分在，时的密度如下表组分密度对密度进行校核得在，时密度为查化工原理得到的组分在，时的密度为对水的密度进行校核得在，时密度为所以气体密度为取气体流速为中变炉出口直径的计算查化工原理得到气体的组分在，时的密度如下表组分密度对密度进行校核得在，时密度为查化工原理得到的组分在，时的密度为对水的密度进行校核得在，时密度为所以气体密度为取气体流速为中间冷凝水进口直径查化工原理得到的组分在，时的密度为此时压力对水的影响不大，不需要校核取气体流速为主换热器的计算已知条件水进主换热器的温度水出主换热器的温度变换气进主换热器的温度变换气进主换热器的温度传热面积的计算以水的吸热来计算从前面主换热器的计算中可知水吸热为则实际转热量为平均温差取传热面积设富裕传热面积为实选择固定管板式换热器公称直径,公称面积,管子总数，管长管程数，壳程数，管子，管子排列方式三角形设备直径与管板的确定管板直径的计算公式管数管板填充系数，取管子中心距，取所以官板直径选用，设备外径为传热系数的验算管内给热系数的计算公式如下内粘度的计算查化工原理在时，各气体的值如下组分根据公式得导热系数的计算查化工原理在时，各气体的导热系数值如下组分根据公式得热容的计算变换气在时根据物理化学教程知，可用公式来计算热容以及表和可得。热容的单位为计算结果组分雷诺系数的计算则内壳侧对流传热系数计算壳侧对流传热系数的计算公式如下外在本设计中由于温度对气体粘度变化影响不大，故校正项可以忽略不计。水的物性数据水的温度为导热系数热容粘度取所以壳侧对流传热系数为外总传热系数核算管，壳程污垢热阻各取由小合成氨厂工艺技术与设计手册可知总传热系数的计算公式为外内则传热面积的核算以水的吸热来计算从前面主换热器的计算中可知水吸热为则实际转热量为平均温差传热面积安全系数设计综述本设计的优点在于选择较为良好的工艺路线，确定良好的工艺条件合理的催化剂以及设备的选型和能源综合利用。另外，就是尽量减少设备投资费用。分析出了气体组分对温度的影响变化。在设计过程中能发现文献中不合理的地方。本设计也有许多不足的地方压力选取过高在设备计算中气体在高压下取的流速不太准确。由于本人水平不高，设计许多因数对设计的影响考虑不足。由于合成氨的变换工段是成熟工艺，参考文献资料较多，在本设计中，主要参考了小合成氨厂工艺技术与设计手册和吨合成氨厂工艺和设备计算这两本书。由于本人水平有限，本设计肯定会有不少缺点与不足，热切期望得到各位老师的批评指正。主要设备览表序号名称规格图号数量材料备注废热锅炉,换热管根，中温变换炉操作温度操作压力催化剂装量催化剂床段数中变换热器换热面积管子排列方式三角形钢温水调节器换热面积管子排列方式三角形钢低温变换炉操作温度操作压力催化剂装量催化剂床段数参考文献梅安华,小合成氨厂工艺技术与设计手册上册化学工业出版社年月第版，引用部分页页上海市化学工业局设计室编，吨型合成氨厂工艺和设备计算化学工业出版社陈五平,合成氨工艺学化学工业出版社年月第二版引用部分页页张成芳，合成氨工艺与节能华东化工学院出版社引用部分页页陈声宗，化工设计化学工业出版社引用部分页页，页页国家医药管理局上海医药设计院化学工业出版社年月第二版自贡鸿鹤化工股份有限公司，合成氨工艺操作规程引用部分页页上海化学工业设计院石油化工设备设计建设组，化工设备图册关于氮肥的其他相关杂志其它相关资料，如化工原理物理化学等。致谢本次毕业设计得以顺利完成，离不开指导老师在设计过程中给予的悉心指导和教研室各位老师以及同学的帮助，并在本次设计过程中提出了宝贵意见，使本次设计得以顺利完成，在此表示最衷心的感谢,废热锅炉压缩机中温变换炉中变换热器温水调节器低温变换炉四川理工学院材化系设计制图周阳周阳设计项目设计阶段中低温变换初步设计图例工艺物料管辅助物料管截止阀集中安装仪表温度压力流量指示记录控制转化气冷却水冷淋水冷却水冷却水变换气毕业设计任务书设计要求进行工段工艺流程设计，绘制带主要控制点的工艺流程图。进行工段物料计算热量计算，并绘制物料衡算表热量衡算表。进行工段设备设计选型，制备设备览表。编写工段工艺初步设计说明书。绘制主要设备结构图和工艺流程图设计原始数据以在化工厂的实际数据为原始数据组分合计含量，目录说明书前言工艺原理工艺条件工艺流程的选择主要设备的选择说明工艺流程的说明第章物料与热量衡算水汽比的确定中变炉的实际变换率的求取中变炉催化剂平衡曲线最佳温度曲线的计算中变炉段催化床层的物料衡算中变段催化剂操作线的计算中间冷淋过程的物料和热量衡算中变炉二段催化床层的物料与热量衡算中变二段催化剂操作线计算低变炉的物料与热量衡算低变催化剂操作线计算低变炉催化剂平衡曲线最佳温度曲线的计算废热锅炉的物料和热量衡算水蒸汽的加入主换热器的物料与热量的衡算调温水加热器的物料与热量衡算第二章设备的计算中变炉的计算主换热器的计算设计的综述参考文献致谢第章物料与热量衡算已知条件组分合计含量，计算基准吨氨计算生产吨氨需要的变换气量标因为在生产过程中物料可能会有损失，因此变换气量取标年产万吨合成氨生产能力年连续生产天日生产量要求出中变炉的变换气干组分中小于。进中变炉的变换气干组分组分合计含量，标假设进中变炉的变换气温度为，取变化气出炉与入炉的温差为，出炉的变换气温度为。进中变炉干气压力中水气比的确定考虑到是天然气蒸汽转化来的原料气，所以取故水水标，水因此进中变炉的变换气湿组分组分合计含量标中变炉的实际变换率的求取假定湿转化气为，其中湿基含量为，要求变换气中含量为，故根据变换反应，则的实际变换率公式为式中分别为原料及变换气中的摩尔分率湿基所以则反应掉的的量为则反应后的各组分的量分别为中变炉出口的平衡常数查小合成氨厂工艺技术与设计手册可知时温度为。中变的平均温距为根据合成氨工艺与节能可知中温变换的平均温距为到，中变的平均温距合理，故取的可用。中变炉催化剂平衡曲线根据，与文献小合成氨厂工艺技术与设计手册上的公式其中分别代表及的起始浓度计算结果列于下表中变炉催化剂平衡曲线如下温度转化率最佳温度曲线的计算由于中变炉选用型催化剂，最适宜温度曲线由式进行计算。查吨合成氨厂工艺和设备计算型催化剂的正负反应活化能分别为千卡公斤分子，千卡公斤分子。最适宜温度计算结果列于下表中将以上数据作图即得最适宜温度曲线如下图温度转化率中变炉段催化床层的物料衡算已知条件进中变炉段催化床层的变换气的温度为进中变炉段催化床层的变换气湿组分组分合计含量标中变炉段催化床层的物料衡算假设在段催化床层的实际变换率为假使与完全