【正文】 ......................................................... 35 熱交換器熱量計算 ..................................................................................................... 36 水冷器熱量衡算： ..................................................................................................... 37 氨分離器熱量衡算： ................................................................................................. 38 第四章 設(shè)備的選型與計算 ................................................................................................. 40 設(shè)備選型 ........................................................................................................................ 40 設(shè)備簡述 ..................................................................................................................... 40 流程說明 ..................................................................................................................... 40 3 合成塔設(shè)計 .................................................................................................................... 40 合成塔筒體設(shè)計 ......................................................................................................... 40 催化劑層設(shè)計 ............................................................................................................. 41 下?lián)Q熱器 ..................................................................................................................... 48 層間換熱器 ................................................................................................................. 48 輔助設(shè)備選型 ................................................................................................................ 49 廢熱鍋爐 ..................................................................................................................... 49 熱交換器 ..................................................................................................................... 49 水冷器 ......................................................................................................................... 50 冷交換器 ..................................................................................................................... 50 氨冷器 I....................................................................................................................... 50 氨冷器 II ..................................................................................................................... 50 結(jié) 論 ......................................................................................................................................... 52 致 謝 ......................................................................................................................................... 52 參考文獻 .................................................................................................................................... 53 附 錄 ......................................................................................................................................... 54 I 年產(chǎn) 30萬噸合成氨合成工段工藝設(shè)計 摘要 ：氨是一種重要的化工產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟中有重要的作用。對合成氨工藝進行設(shè)計研究，并對其過程進行設(shè)計優(yōu)化。氨合成工段包括氨的合成、分離、氣體再循環(huán)、惰性氣體排放等基本過程，其中氨合成是合成氨工藝的中心環(huán)節(jié)。本設(shè)計主要 目的是對合成氨的合成工段進行設(shè)計，根據(jù)已給組成的原料氣的組成，進行工藝系統(tǒng)計算，包括物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的數(shù)據(jù)計算及選型等。合成工段中的主要設(shè)備為氨合成塔，結(jié)合設(shè)計數(shù)據(jù)及技術(shù)現(xiàn)狀，本設(shè)計選擇的氨合成塔的內(nèi)件為三段絕熱冷激 內(nèi)冷式內(nèi)件，該內(nèi)件具有結(jié)構(gòu)合理、氨凈值高、產(chǎn)量大等優(yōu)點。根據(jù)物料及熱量衡算的數(shù)據(jù) ,計算出內(nèi)件中絕熱床層及換熱器的有關(guān)尺寸數(shù)據(jù)，并對一些輔助設(shè)備進行設(shè)計選型。根據(jù)計算數(shù)據(jù)，繪制出主要設(shè)備及帶控制點的工藝流程圖等。 關(guān)鍵詞 ： 合成氨 物料衡算 熱量衡算 合成塔 II Process Design of the Section Which Synthetizes Liquid Ammonia of 300000t/a Abstract: Ammonia is an important chemical product,plays an important role in the national is very necessary to explore and design the process of synthetic ammonia,then to optimize the process and the synthesis process includes the separation of ammonia,the gas recirculation, the ammonia synthesis,the emission of inert gas and so on,and during the process,the ammonia synthesis is the most important main purpose of this design is to devise the synthesis process of ammonia to the position of raw gas that has known,we carry on the calculation of the craft system,including material balance,heat balance,the calculation and selection of the ammonia synthesis tower is the crucial equipment of the process,bining with the design data and technical status,this design chooses three adiabatic cold shock internal cooling type internal parts,the inner parts have the advantages of reasonable structure,high ammonia value ,largetonnage yield to the material and heat balance data, we can calculate the relevant size date of the adiabatic bed and heat exchanger during the internal parts,and design and select so me auxiliary equipment. Key Words: Synthetic ammonia。 materal balance。 heat balance。 synthesis tower 1 引 言 氮元素是生物生存所需的基本元素之一，而合成氨則是進行固氮的最有效的方法。合成氨工業(yè)是重要的化工生產(chǎn)部門，迄今已有 80 多年的歷史，它是一個耗能大戶，世界上大約有 10%的能源用于氨的合成，其生產(chǎn)的氨是重要的化工原料，廣泛用于制取尿素、樹脂、橡膠、炸藥、橡膠等。早期合成氨主要以焦?fàn)t氣、水電解氫氣及焦炭氣化產(chǎn)生的水煤氣為原料， 70 年代開始轉(zhuǎn)向以天然氣、石腦油為原料 [1]。由于中國煤炭資源豐富、石油和天然氣稀缺，合成氨生產(chǎn)主要以煤為主要原料。 以煤為原料的合成氨生產(chǎn)工藝主要包括原料氣的制備、原料氣的凈化 (脫硫、變換、脫碳、精制 )、氣體壓縮、氨的合成、氨的分離、未反應(yīng)氣體的循環(huán)等部分。本設(shè)計就根據(jù)已給組成的精制氣，設(shè)計合適的流程來合成氨，并對主要設(shè)備氨合成塔進行選型設(shè)計。 合成氨工業(yè)經(jīng)過近 80 多年的發(fā)展，技術(shù)相對比較成熟。目前，大多合成氨裝置都選擇中、低壓合成工藝。目前在國際上用于氨合成中具有代表性的低能耗制氨工藝有：美國的原 Kellogg 工藝 (現(xiàn)為 KBR)、丹麥托普索工藝、瑞士卡薩利工藝、德國伍德工藝等。這幾種氨合成工藝流程類似，都是為了提高氨凈值。合成塔的主要部分為內(nèi)件。隨著科技的發(fā)展，人們研究出了各種類 型的內(nèi)件。以反應(yīng)床論，可分為絕熱式和內(nèi)冷式，即床層內(nèi)含有移熱裝置，如單冷管等；以移熱方式論，可分為冷激式、層間換熱式、內(nèi)冷式以及冷激間換熱復(fù)合式；以反應(yīng)氣體流向論，可分為軸向型和徑向型以及軸徑向混流型，其各有所長 [2]。軸向流塔操作穩(wěn)定，催化劑裝量多；徑向流塔效率高，壓力降小，操作敏感性強，要求高效催化劑。根據(jù)催化劑床層中是否設(shè)置冷管 (內(nèi)冷 )方式可劃分為： ① 單層軸向內(nèi)冷式內(nèi)件； ② 冷管改進型內(nèi)件； ③ 多層絕熱冷激式內(nèi)件； ④ 多層絕熱復(fù)合換熱式內(nèi)件； ⑤ 副產(chǎn)蒸汽式內(nèi)件 [3]。本設(shè)計則采用多段絕熱冷激式內(nèi)件。 合成氨反 應(yīng)是利用含有氮氣和氫氣的原料氣，在一定的溫度壓力下，在有催化劑的作用下進行的，此反應(yīng)為一可逆反應(yīng)。其中催化劑在合成氨反應(yīng)中有重要的作用。合成氨的催化劑有三條技術(shù)路線：傳統(tǒng)的 43OFe 路線，英國 BP 公司的釕基催化劑及我國的 OFex?1 基催化劑體系 [4]。本設(shè)計則根據(jù)已有的技術(shù)，選用已經(jīng)在合成氨工業(yè)中使用較長時間的 A106型催化劑。 2 第一章 合成氨綜述 氨的用 途 氮元素是生命存在的基礎(chǔ)，它是構(gòu)成蛋白質(zhì)的重要物質(zhì)。在我們生活的大氣環(huán)境中 存在有大量的氮， 其主要以氮氣的形式存在于空氣中，其體積 占 78%(體積分數(shù) )以上。把大