【正文】 ................................................................................................... 11 熱量衡算 ................................................................................................................. 24 主要設(shè)備的計(jì)算 ................................................................................................... 31 主要設(shè)備型號一覽表 ............................................................................................. 45 5 安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù) .......................................................................................................... 46 環(huán)境保護(hù)與綜合利用 .................................................................................................... 46 IV 勞動安全衛(wèi)生 ................................................................................................................ 46 致 謝 ........................................................................................................................................ 48 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 49 年產(chǎn) 20萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 1 1 工程設(shè)計(jì)背景與發(fā)展?fàn)顩r 工程設(shè)計(jì)的背景 合成氨是化學(xué)工業(yè)中的一種重要的基礎(chǔ)原料 。目前我國合成氨工業(yè)主要朝著降低能耗、降低投資、改善環(huán)保條件、開發(fā)新原料和裝置的超大型化發(fā)展。但與國外相比，合成氨工業(yè)存在著生產(chǎn)規(guī)模不合理、品種結(jié)構(gòu)不合理和生產(chǎn)所用的原料結(jié)構(gòu) 不合理等問題。 年產(chǎn) 20萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 3 2 工程設(shè)計(jì)條件與總平面布置 工程設(shè)計(jì)條件 原材料及輔助物料的資源條件 本設(shè)計(jì)中主要原料是天然氣，而廠址將選在天然氣豐富的四川地區(qū)，因此原料的來源將是極為方便。同時(shí)，應(yīng)將水電汽等公用工程耗量大的車間，盡量集中布置， 以 形成負(fù)荷中心與供應(yīng)來源靠近， 使 各種公用系統(tǒng)介質(zhì)的工程管線減少和輸送距離最短，達(dá)到節(jié)約能源。對易燃易爆的各類儲罐和 有 危險(xiǎn)性的庫房（油庫、危險(xiǎn)品庫），應(yīng)力求遠(yuǎn)離火源和人員往來集中地，一般應(yīng)布置在廠區(qū)邊緣，主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向以及地勢較低的地段。 （ 8） 為 保證 平面圖具有建筑藝術(shù)性，廠房形狀要規(guī)則簡單， 使 道路徑直，廠房中心線保持垂直或平行。 （ 2） 輔助車間布置：以生產(chǎn)車間為中心，根據(jù)總平 面布置原則，綜合各種因素對各個(gè)輔助車間布置如下： A 維修車間：遠(yuǎn)離廠區(qū)前，降低噪音污染，在主力生產(chǎn)車間附近，便于設(shè)備維修。 （ 3） 運(yùn)輸設(shè)備布置：車庫油庫均布置在主干道邊緣，道路設(shè)計(jì)為主力干道，寬 10米，行道每邊各 1米，車間引道 4米，這樣有利于消防和道路的改造 。 （ 6） 綠化和美化區(qū)：本廠的綠化包括生產(chǎn)區(qū)﹑福利區(qū)的綠化帶。注： 為了不妨礙 管道的布置及消防的要求，各生產(chǎn)工段的周圍不設(shè)綠化帶。 本圖采用 1： 500的比例。目前國內(nèi)大多數(shù)采用的是鐵系催化劑，雖說這種催化劑的研究已達(dá)到了國際的領(lǐng)先水平，但仍不能使合成氨的生產(chǎn)真正的做到 “低溫、低壓 ”下生產(chǎn)； 因此，本設(shè)計(jì)中所采用的催化劑為釕系催化劑 。 工作制度 法定假日和星期假日采用輪換倒班制度，連續(xù)工作制 (四班三運(yùn)轉(zhuǎn) )： 工作日 =365—設(shè)備維修日 =365－ 35 =330(天 ) 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 產(chǎn)品 的主要技術(shù)規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn) 表 31 液氨產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 序號 名稱 規(guī)格 國 家標(biāo)準(zhǔn) 備注 等級 組分 含量 1 液氨 一級品 氨 ＞ GB35665 水和油 ＜ 2 液氨 二級品 氨 ＞ GB35665 水和油 ＜ 表 32 氨水產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 序號 名稱 規(guī)格 標(biāo)準(zhǔn) 備注 等級 組分 含量 1 農(nóng)業(yè)用氨水 一級品 氨 ＞ 20 部標(biāo) HGI8864 二級品 氨 ＞ 18 三級品 氨 ＞ 15 2 工業(yè)用氨水 一級品 氨 ＞ 25 部標(biāo) HGI8864 殘?jiān)? ＜ 二級品 氨 ＞ 20 殘?jiān)? ＜ 三級品 氨 ＞ 20 殘?jiān)? ＜ 工藝流程敘述 原料氣（天然氣）經(jīng)預(yù)熱、脫硫后，分成兩股，它們與蒸汽混合、再預(yù)熱后分別送到轉(zhuǎn)化換熱器（ KRES）和絕熱自熱式轉(zhuǎn)化爐（ ATR）。 年產(chǎn) 20萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 9 965℃ 的 ATR 流出物進(jìn)入 KRES 的殼側(cè) ,剩余的原料氣和蒸 汽 進(jìn)入 KRES 的管側(cè)。進(jìn)一步的凈化包括甲烷化、急冷和干燥。進(jìn)入精餾塔的全部甲烷、約60%的氬和多余的氮都作為廢物除去。合成塔出口氣的熱量回收產(chǎn)高壓蒸 汽，熱回收后的氣體中的氨使用組合式換熱器和冰機(jī)冷凝成為氨產(chǎn)品。 表 41 入塔氣組分含量（％） NH3 Ar H2 N2 小計(jì) ② 合成塔出氣 組成 ： 以 1000kmol入塔氣作為基準(zhǔn)求出塔氣組分 由下式計(jì)算塔內(nèi)生成氨含量： 33336 7 N H 6 N HNH7 N HN ( y y ) 1 (0 . 2 1 0 . 0 2 5 )N 0 . 1 5 2 8 9K m o l1 y 1 0 . 2 1? ?? ? ??? 出塔氣量 =入塔氣量 —生成氨含量 == 出塔氨含量： 37NHy=％ 出塔氬 含量： 67 Ar 6 Ar7NyyN??=1/16%=% 出塔氫含量： 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 2326 6 H N H7H73N y N2y 1 0 0 %N??? =（ ） /100% =% 出塔氮含量： 28Ny ( 1 0 . 2 1 0 . 1 8 8 8 8 0 . 4 1 6 4 8 ) 1 0 0 % 1 8 . 4 6 4 %? ? ? ? ? ? 表 42 出塔氣體組分含量（％） NH3 Ar H2 N2 小計(jì) ③ 合成率： 33NH6 6 N H 62N 100%N (1 y )Ary????合 成 率 =［ 1()］ x100％ =％ （ 2） 氨分離器氣液平衡計(jì)算 設(shè) 氨分離器進(jìn)口氣液混合物 F，進(jìn)口物料組分 m（ i）；分離 氣相 組分 y（ i），氣量 V；分離液相組分 x（ i），液量 L；其中進(jìn)口物料組分 m（ i）等于合成塔出口氣體組分，根據(jù)氣液平衡原理，以 1Kmol進(jìn)口物料為計(jì)算基準(zhǔn)，即 F=1Kmol。 分離液體組分含量 液體中氨含量 33 0 . 1 8 1 4 3 1 0 0 % 9 9 . 5 8 8 %0 . 1 8 2 1 8NHNH Lx L? ? ? ? 液體中氬含量 0. 00 02 1 10 0% 0. 11 5%0. 18 21 8ArAr Lx L? ? ? ? 液體中氫含量 22 0 . 0 0 0 3 9 1 0 0 % 0 . 2 1 4 %0 . 1 8 2 1 8HH Lx L? ? ? ? 液體中氮含量 年產(chǎn) 20萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 15 22 0 . 0 0 0 1 5 1 0 0 % 0 . 0 8 3 %0 . 1 8 2 1 8NN Lx L? ? ? ? 氨分離器出口液體含量（ %） 表 45 氨分離器出口液體含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計(jì) 分離氣體組分含量 ： 氣體氨含量 333 0 . 2 1 0 . 1 8 1 4 3 1 0 0 % 3 . 4 9 3 %0 . 8 1 7 8 2N H N HNH mLy V? ?? ? ? ? 氣體氬含量 0. 18 88 8 0. 00 02 1 10 0% 23 .0 70 %0. 81 78 2A r A rAr mLy V? ?? ? ? ? 氣體氫含量 222 0 . 4 1 6 4 8 0 . 0 0 0 3 9 1 0 0 % 5 0 . 8 7 8 %0 . 8 1 7 8 2HHH mLy V? ?? ? ? ? 氣體氮含量 222 0 . 1 8 4 6 4 0 . 0 0 0 1 5 1 0 0 % 2 2 . 5 5 9 %0 . 8 1 7 8 2NNN mLy V? ?? ? ? ? 氨分離器出口氣體含量（ %） 表 46 氨分離器出口氣體含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計(jì) （ 3） 液氨儲罐氣液平衡計(jì)算 液氨儲罐入口液體含量（ %） 表 47 液氨儲罐入口液體含量（ %） 3NHm Arm 2Hm 2Nm 小計(jì) 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 查得 t=17℃ P= 表 48 平衡常數(shù) KNH3 KAr KH2 KN2 540 575 620 根據(jù)氣液平衡原理 以液氨儲罐入口 1Kmol液氨為計(jì)算基準(zhǔn) 設(shè) ( ) ? 代入上式得 3330 . 9 9 5 8 8 0 . 9 9 0 8 41 0 . 0 0 8 5 0 . 5 9 81 ( )NHNH NHmL K m o lV KL? ? ???? 0 .0 0 1 1 5 0 .0 0 0 2 11 0 .0 0 8 5 5 4 01 ( )ArArArmL Km o lVKL? ? ???? 2220 . 0 0 0 2 1 4 0 . 0 0 0 3 61 0 . 0 0 8 5 5 7 51 ( )HH HmL K m o lV KL? ? ???? 2220 . 0 0 0 8 3 0 . 0 0 0 1 31 0 . 0 0 8 5 6 2 01 ( )NN NmL K m o lV KL? ? ???? 出口液體總量 3 2 2NH A r H NL L L L L? ? ? ? =+++ = 放出氣體總量 m(i)L(i)= V1+ ( )K (i)L年產(chǎn) 20萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 17 1 1 0 . 9 9 1 5 4 0 . 0 0 8 4 6V L K m o l? ? ? ? ? 計(jì)算氣液比 39。 循環(huán)回路中氫平衡 2 2 3 323322H H NH NHHV y V y V y V y V y L? ? ? ? ?回 回 弛 弛 回 回 弛 弛補(bǔ) 補(bǔ) 氨 （ 1） 循環(huán)回路中氮平衡 2 2 3 321 1 12 2 2N N NH NHNV y V y V y V y V y L? ? ? ? ?回 回 弛 弛 回 回 弛 弛補(bǔ) 補(bǔ) 氨 （ 2） 循環(huán)回路中惰性氣體平衡 rrAAV y V y V y??r 回 回 弛 弛補(bǔ) A 補(bǔ) 0. 00 25 0. 20 11 7 0. 11 11 1V V V??回 弛補(bǔ) 8 0 .4 6 8 4 9 8 .1 2 8VV??回補(bǔ) （ 3） 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 循環(huán)回路中氨平衡 33 3 3NHN H N H N HV y V y V y V y L? ? ? ?入 入出 出 回 回 弛 弛 氨 0 . 2 1 0 . 0 2 5 0 . 1 5 8 5 5 1 1 . 2 0 8 0 . 5 9 5 7 4 1 3 1 8 . 5 8 3 0 . 9 9929V V V? ? ? ? ? ?入出 回 0 . 2 1 0 . 0 2 5 0 . 1