【正文】 2 CH4 Ar NH3 合計 % 59 19． 3 9． 4 2． 8 9． 5 100 Nm3 5979． 3 1967． 1 959． 5 282． 8 964． 3 10153 溶解 氣： 36℃ 各組分氣體在液氨中的溶解度由表查得如下： H2： 3 3NmTNH ata N2： 3 3NmTNH ata CH4： 3 3NmTNH ata Ar： 3 3NmTNH ata 在水冷器液氨中溶解的氣體量為： H2： Nm3 N2： Nm3 CH4： Nm3 Ar： Nm3 合計： Nm3 氨分離器后氣體的組分與數(shù)量 組成 H2 N2 CH4 Ar NH3 合計 % 59 19． 3 9． 4 2． 8 9． 5 100 Nm3 282． 0 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 16 (3)冷凝塔的物料平衡： ① 設(shè)冷凝塔分離的液氨中液解的氣體量也計入氨蒸發(fā)器中。布拉德公式 ㏒ NH3=+ tP ? 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 18 求得冷凝塔出口氣含氨量為 % 氨的冷凝量為 9V 由進(jìn)出口氨的平衡： %= 9V + 8V % 由進(jìn)出口物料平衡： 12829。 放空氣量為 x（不含氨），循環(huán)氣中 CH4＋ Ar 含量為 y。水冷器出口氣體流量 為 4V 、溫度為 t=36℃ 、表壓P=289kg/cm2。 (10) 其他部位的溫度壓力，見流程圖 。 (3) 夏季循環(huán)水溫度： 32℃ 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 12 (4) 新鮮氫氮氣組成如表 表 新鮮氫氮氣組成表 組 成 2H 2N 4CH Ar 合計 ％ 73． 98 100 (5) 合成塔入口氣：3NHy為 %，4CH Ary ?為 % 。廢渣一般集中放置，統(tǒng)一處理。 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 11 ① 遵照生產(chǎn)工藝流程的自然順序的原則，確 保工藝流程路線最短； ② 重型設(shè)備或易震動設(shè)備布局在地表層； ③ 經(jīng)常聯(lián)系的設(shè)備應(yīng)盡量接近，便于操作； ④ 布局時應(yīng)創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，留給操作人員必要的操作空間和安全距離； ⑤ 設(shè)備應(yīng)盡量對稱，相同或接近，應(yīng)盡量集中； ⑥ 布置設(shè)備應(yīng)盡量利用工藝特點，讓物料自動壓送，一般計量設(shè)備布置在最高層主要設(shè)備及反應(yīng)器等布置在中間層，貯槽設(shè)備在最低層。分離后的氣體出冷交，少部分氣體去 H2 回收裝置，大部分進(jìn)入氨冷形成循環(huán)。 第 3 章 化工工藝設(shè)計說明 節(jié) 生產(chǎn)工藝流程的說明 氣體走向： 由壓縮機六段來的新鮮氣和冷交二出（熱出）出來的氣體匯合一起進(jìn)入臥式氨冷器管內(nèi)被殼程液氨冷卻降溫，進(jìn)入氨分，分離下的液氨去中間槽，分離后的氣體進(jìn)入冷交，由下沿冷交中心管上行至冷交上部換熱器管內(nèi)，與管外冷交熱進(jìn)氣換熱提高溫度后，由上管口導(dǎo)出，去循環(huán)機提壓，經(jīng)循環(huán)油分分離油水后，分為三路 。 小型合成塔催化劑容積利用系數(shù)高，空速大，若采用小顆粒催化劑將使阻力增大。 2. 流程簡單，設(shè)備投資低。 氨合成的機理 有固體觸媒存在下，氣體之間的反應(yīng)可按次序分為七個步驟 a. 氫和氮的絕大部分，自外表向催化劑的毛細(xì)口內(nèi)部擴散，到達(dá)內(nèi)表面； b. 氫和氮（個別或同時）被催化劑表面（主要是內(nèi)表面 ）的活性吸附； c. 吸附后的氣體，反應(yīng)氣體混合物氫和氮從氣象主體擴散到鐵催化劑的外表； d. 在表面上起化學(xué)反應(yīng)，生成一系列中間化合物后，形成吸附態(tài)的氨； e. 氨從催化劑表面上的脫吸； f. 脫吸后的氨從毛細(xì)孔組織內(nèi)部向外表面擴散； g. 氨從催化劑表面擴散到氣體主體； 以上七步中， a 和 g 為擴散過程， b 和 f 是內(nèi)擴散過程， c， d， e總稱化動力學(xué)過程。 生產(chǎn)規(guī)模 根據(jù)任務(wù)書，本設(shè)計采用年產(chǎn) 6 萬噸的生產(chǎn)規(guī)模。 ③ 減少環(huán)境污染，加大環(huán)境力度。 指導(dǎo)思想 (1) 本設(shè)計力求做到技術(shù)先進(jìn)，切合實際，經(jīng)濟(jì)核算，安全適用，在以上前提下提出的專業(yè)設(shè)計原則和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計積極采用 國內(nèi)的技術(shù)革新成果，努力開發(fā)新技術(shù)，貫徹工藝與設(shè)備共舉的方針，加強了工藝流程與裝備的配套開發(fā)設(shè)計。作為生產(chǎn)氨的原料氣 CO 和 H2 合成氣，可進(jìn)行綜合利用，以聯(lián)產(chǎn)甲醇及羰基合成甲酸、醋酸等一系列碳化工產(chǎn) 品。設(shè)計說明書包括：總論，流程的選擇和確定，流程的說明，合成工序的計算四部分。小型合成氨廠采用低壓法和中壓法兩種。根據(jù)合成反應(yīng)器所采用的壓力，溫度及催化劑型號的不同，氨合成的方法可以分為低壓法，中壓法和高壓法三種。 本設(shè)計由兩部分構(gòu)成分別是設(shè)計說明書和四張圖紙。以其為原料可制 化肥、 塑料、合成纖維、油漆、感光材料等產(chǎn)品。 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 5 第 1 章 總 論 節(jié) 設(shè)計依據(jù)與指導(dǎo)思想 設(shè)計依據(jù) 本設(shè)計以北京化工大 學(xué)下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書作為設(shè)計的依據(jù)，見畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書。 ② 采用各項節(jié)能措施，力求技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，簡單易行，用材省投資少。 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 6 節(jié) 設(shè)計范圍與技術(shù)要求 設(shè)計范圍 本設(shè)計是中小型合成氨廠氨合成工段的工藝設(shè)計，其中主要合成工藝設(shè)計和主要設(shè)備設(shè)計。從平衡觀點出發(fā)，溫度愈底，壓力愈高則反應(yīng)愈趨向合成氨的方向移動，達(dá) 到平衡時混合氣體中的氨含量達(dá)到最大值。 該流程具有以下特征 1. 氨合成反應(yīng)熱未充分予以回收，利用副產(chǎn)蒸汽。 催化劑的選用 近年來國產(chǎn)氨合成催化劑發(fā)展很快，小合成氨廠使用的氨催化劑絕大部分是國產(chǎn)系列，主要有 A106， A110， A 2110? ， A 3110? ， A 4110? ，A201， A301等催化劑。本設(shè)計選用 A 2110? 型催化劑，在反應(yīng)溫度范圍內(nèi)活性大，易還原。氣體經(jīng)三軸反應(yīng)后到徑向段反 應(yīng)，再被管間的塔二入主進(jìn)氣降溫 ~350℃出塔，進(jìn)入廢鍋回收熱量并副產(chǎn)蒸汽，出廢鍋 ~220℃的氣體進(jìn)熱交管內(nèi)加熱入塔氣體，自身溫度降到約 90℃從熱交頂部導(dǎo)出（與系統(tǒng)近路氣匯合）內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 10 去 2 臺并聯(lián)的水冷器降溫到約 35