畢業(yè)設(shè)計(jì)——年產(chǎn)2萬(wàn)噸液氨甲烷化工段工藝設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-05-16 18:06 本頁(yè)面
【正文】 液。氨在 20℃水中的溶解度為 34%。液氨在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，而且具有腐蝕性，且容易揮發(fā)，所以其化學(xué)事故發(fā)生率相當(dāng)高。 氨的理化性質(zhì)：分子式：NH3 氣 氨相對(duì)密度（空氣=1）：湖北師范學(xué)院 2022 屆化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)2分子量： 液氨相對(duì)密度（水=1）：（25℃）自燃點(diǎn)：℃ 熔點(diǎn)（℃）： 爆炸極限：16%～25% 沸點(diǎn)（℃）： 1%水溶液 PH 值： 蒸氣壓：882kPa（20℃） 液氨的規(guī)格表 1 液氨的規(guī)格 指標(biāo)名稱(chēng) 優(yōu)等品 一等品 合格品半水煤氣中O2 含量%≤﹪格 ＞﹪量 ＞1﹪切氣鐵中變爐出口變換氣 CO 含量 %6～8﹪ ≤% ——低變爐出口變換氣 CO 含量含量 %＜﹪ ≤% ——汞含量循環(huán)熱水中總固體含量 %1. ＜500ma/L≤% —— 液氨的用途和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 主要用作：液氨主要用于生產(chǎn)硝酸、尿素和其他化學(xué)肥料，還可用作醫(yī)藥和農(nóng)藥湖北師范學(xué)院 2022 屆化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)3的原料。在國(guó)防工業(yè)中，用于制造火箭、導(dǎo)彈的推進(jìn)劑?？捎米饔袡C(jī)化工產(chǎn)品的氨化原料，還可用作冷凍劑。液氨還可用于紡織品的絲光整理。NH3分子中的孤電子對(duì)傾向于和別的分子或離子形成配位鍵，生成各種形式的氨合物。如[Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+、BF3?NH3 等都是以 NH3 為配位的配合物。 液氨是一個(gè)很好的溶劑，由于分子的極性和存在氫鍵，液氨在許多物理性質(zhì)方面同水非常相似。一些活潑的金屬可以從水中置換氫和生成氫氧化物，在液氨中就不那么容易置換氫。但液氨能夠溶解金屬生成一種藍(lán)色溶液。這種金屬液氨溶液能夠?qū)щ?，并緩慢分解放出氫氣，有?qiáng)還原性。例如鈉的液氨溶液： 金屬液氨溶液顯藍(lán)色，能導(dǎo)電并有強(qiáng)還原性的原因是因?yàn)樵谌芤褐猩伞鞍焙想娮印钡木壒?。例如金屬鈉溶解在液氨中時(shí)失去它的價(jià)電子生成正電子： 液氨加熱至 800～850℃，在鎳基催化劑作用下，將氨進(jìn)行分解，可以得到含 75%H25%N2 的氫氮混合氣體。用此法制得的氣體是一種良好的保護(hù)氣體，可以廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)、冶金工業(yè)，以及需要保護(hù)氣氛的其他工業(yè)和科學(xué)研究中。 包裝儲(chǔ)運(yùn)液氨為第 類(lèi) 有毒氣體，采用鋼瓶或槽車(chē)灌裝。灌裝用鋼瓶或槽車(chē)應(yīng)符合國(guó)家勞動(dòng)局頒發(fā)的液氨儲(chǔ)罐“氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程” 、 “固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程”等有關(guān)規(guī)定。允許重量充裝系數(shù)為 。裝運(yùn)液氨的鋼瓶和槽車(chē)必須符合中華人民共和國(guó)交通部制訂的《危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸規(guī)則》 ，運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)避免受熱，嚴(yán)禁煙火。鋼瓶必須有安全帽，瓶外用橡皮圈或草繩包扎，防止激烈撞擊和震動(dòng)。液氨鋼瓶應(yīng)存放于庫(kù)房或有棚的平臺(tái)上。露天堆放時(shí)，應(yīng)以帳篷遮蓋，防止日光直射。主要靠鐵路和公路運(yùn)輸。湖北師范學(xué)院 2022 屆化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)4 液氨的生產(chǎn)流程簡(jiǎn)圖 液氨的生產(chǎn)原料及方案： 主要原料及其規(guī)格合成氨是以碳氨為主要原料，焦炭：通常按用途分為冶金焦（包括高爐焦，鑄造焦和鐵合金焦等）氣化焦和電石用焦等。湖北師范學(xué)院 2022 屆化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)5 質(zhì)量控制方法真密度為 ,視密度為 g/cm3，氣孔率為 5﹪55﹪ ，散密度為 400500Kg/ cm3。 消耗定額焦炭 8000～10000 公斤（折算為含硫 35%礦）電 100～200 度水 60～80 m179。副產(chǎn)蒸汽 1000～1200 公斤 生產(chǎn)方式采用燃燒法制氨。普遍采用釩觸媒做催化劑，基本過(guò)程分八大工序：造氣→脫硫→壓縮→變換→脫碳→甲烷化→合成→氨回收 液氨車(chē)間工藝流程 氨合成路線(xiàn)從氫氮壓縮機(jī)六段送來(lái)的(≤)醇后氣,氣體成分:CO+CO2≤％，經(jīng)甲烷化工段的油水分離器, 分離油污后，進(jìn)入 1塔塔外換熱器管間（上進(jìn)下出） ，經(jīng)初步加熱后的氣體(一進(jìn)氣)由上部進(jìn)入甲烷化合成塔環(huán)隙,經(jīng)環(huán)隙加熱（一出氣）后去 2塔塔外換熱器管間（上進(jìn)下出）,加湖北師范學(xué)院 2022 屆化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)6熱后進(jìn)入甲烷化合成塔（二進(jìn)氣） ，通過(guò)塔下部的換熱器管間，與管內(nèi)的出塔氣體換熱，溫度升高后經(jīng)中心管上升,然而進(jìn)入觸媒層發(fā)生甲基化反應(yīng)；在甲烷化合成塔內(nèi),原料氣中少量的 CO 和 CO2 在鐵系催化劑作用下,分別與H ?進(jìn)行甲基化反應(yīng)生成甲烷及甲醇和水等混合物。出甲烷化合成塔的氣體（二出氣）進(jìn)入 2塔塔外換熱器管內(nèi)（下進(jìn)上出）,與進(jìn)塔氣（原料氣）換熱降溫, 然后進(jìn)入軟水加熱器,繼續(xù)降溫,同時(shí)加熱軟水。 出軟水加熱器的氣體進(jìn)入 1塔塔外換熱器管內(nèi)（下進(jìn)上出）。出塔氣去水冷器進(jìn)一步用水冷卻降溫。最后經(jīng)過(guò)氨冷器再降溫,進(jìn)入氣水分離器,經(jīng)分離醇和水后的凈化氣CO+CO2≤25ppm 作為補(bǔ)充氣去氨合成工段。該工段設(shè)置的循環(huán)機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)不使用,只是在開(kāi)車(chē)升溫或甲烷化合成塔內(nèi)觸媒層超溫時(shí)啟用。為防止塔內(nèi)觸媒層超溫, 設(shè)置冷氣副線(xiàn),用于控制床層溫度。簡(jiǎn)化為：造氣 半水煤氣脫硫 壓縮機(jī) 1,2 段 變換 變換氣脫硫 壓縮機(jī) 3 段 脫碳 精脫硫 甲烷化 壓縮機(jī) 4,5,6 段 氨合成 產(chǎn)品 NH3 甲烷化工段工藝流程圖甲烷化工段流程見(jiàn)附圖湖北師范學(xué)院 2022 屆化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)7—換熱器的物料衡算 選擇條件在常壓下冷凝 5400kg/h 的變換氣，冷凝液在冷凝溫度下排出， 。管程壓降不超過(guò) 103Pa。試選用一適當(dāng)型號(hào)的列管換熱器。其基本數(shù)據(jù)如下。冷凝用水的入口溫度 t1=20℃水的出口溫度 t2=50℃冷凝量 W1=5400/3600=冷凝液氨進(jìn)口溫度 T1=120℃冷凝液氨出口溫度 T2=75℃冷凝潛熱 r=394KJ/kg 計(jì)算相關(guān)物理量 耗量:根據(jù)推動(dòng)力△tm 及水消耗量?jī)煞矫娴目紤]，則水的平均溫度tm=1/2(t2+t1)=（1/2）(50+20)=℃，在 ℃時(shí)，水的相關(guān)物理量如下。 密度：p=997kg/m3 熱容：CP=(kg℃) 導(dǎo)熱系數(shù)=(m℃) 粘度：u=湖北師范學(xué)院 2022 屆化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)8 普蘭特準(zhǔn)數(shù)：Pr= 熱負(fù)荷:Q=W1r=394=591W水耗量：W2=Q/[Cp(t2t1)]=591/[(5020)]=綜合考慮管內(nèi) Re，管程壓降△P 及單程管數(shù)三方面因素，水的流速u(mài)=。 傳熱面積和管子根數(shù):平均溫差△tm =△tm=[（T1t2）（T2t1）]/ln[（T1t2）/（T2t1）]=[（12050）（7520）]/ln[(12050)/(7520)]=℃。變換氣水系統(tǒng)冷凝操作的傳熱系數(shù) K 值的范圍約為 3001000W/()。初選 600 W/()估算傳熱面積 S=Q/K△tm =5911000/600=單程管數(shù)為 n=W2/(uπ/4di2p)=4( 997 )=17 根單程管長(zhǎng)為 l=S/(nπd0)=(17)=選定換熱器管長(zhǎng) 18m，則管程數(shù) Np=取 Np=2 程，則總管數(shù) n 總=2n=217=34 根 選換熱器:根據(jù) S=。n 總=34 根，Np=2,選用查相關(guān)資料選用 G27322514列管式換熱器。湖北師范學(xué)院 2022 屆化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)9 管程壓降的計(jì)算:管程雷諾準(zhǔn)數(shù) Re=
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