【正文】 ） NH3 Ar H2 N2 小計(jì) 放出氣體組分含量由式 iii MLy V??計(jì)算 液氨儲(chǔ)罐出口氣體含量（ %） 410 液氨儲(chǔ)罐出口氣體含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計(jì) （ 4） 液氨儲(chǔ)罐物料計(jì)算 以液氨儲(chǔ)罐出口一噸液氨為基準(zhǔn)折標(biāo) 3米 計(jì)算 液氨儲(chǔ)罐出口液體量 319 10 00 22 .4L 13 18 .5 83 m ( )0 .9 99 29 17???? 標(biāo) 其中 : 3NH 33 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 . 5 8 3 9 9 . 9 2 9 % 1 3 1 7 . 6 4 7m ( )N H N HL L x? ? ? ? 標(biāo) Ar 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 .5 8 3 0 .0 2 1 % 0 .2 7 7 m ( )A r A rL L x? ? ? ? 標(biāo) 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 2H 22 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 . 5 8 3 0 . 0 3 7 % 0 . 4 8 8 m ( )HHL L x? ? ? ? 標(biāo) 2N 22 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 . 5 8 3 0 . 0 1 3 % 0 . 1 7 1 m ( )NNL L x? ? ? ? 標(biāo) 液氨儲(chǔ)罐出口氣體量 ? 31 8 1 90 . 0 0 8 5 0 . 0 0 8 5 1 3 1 8 . 5 8 3 1 1 . 2 0 8 m ( )VL? ? ? ? ? 標(biāo) 其中 : 3NH 33 31 8 1 8 1 8 1 1 . 2 0 8 5 9 . 5 7 4 % 6 . 6 7 7m ( )N H N HV V y? ? ? ? 標(biāo) Ar 31 8 1 8 1 8 1 1 .2 0 8 1 1 .1 1 1 % 1 .2 4 5 m ( )A r A rV V y? ? ? ? 標(biāo) 2H 22 31 8 1 8 1 8 1 1 . 2 0 8 2 1 . 0 4 % 2 . 3 5 8 m ( )HHV V y? ? ? ? 標(biāo) 2N 22 31 8 1 8 1 8 1 1 . 2 0 8 8 . 2 7 5 % 0 . 9 2 8 m ( )NNV V y? ? ? ? 標(biāo) 1 9 1 8LV??液 氨 儲(chǔ) 罐 出 口 總 物 料 =+ = 3m( )標(biāo) 由物料平衡 19 18 17L V L?? 317 13 29 .79 1m ( )L ? 標(biāo) 則進(jìn)口液體組分 3NH 33 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 . 7 9 1 9 9 . 5 8 8 % 1 3 2 4 . 3 1 2 m ( )N H N HL L x? ? ? ? 標(biāo) Ar 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 . 7 9 1 0 . 1 1 5 % 1 . 5 2 9 m ( )A r A rL L x? ? ? ? 標(biāo) 2H 22 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 . 7 9 1 0 . 2 1 4 % 2 . 8 4 6 m ( )HHL L x? ? ? ? 標(biāo) 2N 22 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 . 7 9 1 0 . 0 8 3 % 1 . 1 0 4 m ( )NNL L x? ? ? ? 標(biāo) 年產(chǎn) 20萬(wàn)噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 19 （ 5） 合成系統(tǒng)物料衡算 將整個(gè)合成系統(tǒng)看作一個(gè)系統(tǒng) ,進(jìn)入該系統(tǒng)的物料有新 鮮補(bǔ)充氣體 V補(bǔ) ,離開(kāi)該系統(tǒng)的物料有去深冷凈化裝置的回收氣 V回 ,液氨儲(chǔ)罐弛放氣 V弛 ,產(chǎn)品液氨 L氨 。 ( ) ( ) ? ? ? 39。凈化器的廢氣是前端過(guò)量的氮、氬、甲烷及合成回路弛放氣的最終弛放點(diǎn)。合成氣也 由凈化器進(jìn)氣預(yù)熱。粗合成氣體進(jìn)入凈化器后首先在原料 /流出物換熱器的頂部與凈化氣及凈化器廢氣換熱被冷卻 ， 然后流過(guò)膨脹機(jī) ,膨脹機(jī)移去熱量以提供深冷裝置所需要的冷量。 KRES流出物溫度為 645℃ ， 經(jīng)蒸 汽 發(fā)生器冷卻到 370℃后流到高、低變爐。本流程使用過(guò)量的空氣，然后將過(guò)量的氮排出，這就不需要氧氣或富氧空氣 ,過(guò)量空氣的量根據(jù)最終優(yōu)化確定 ,約為化學(xué)計(jì)量的 (40~60)%。另外，釕系催化劑的活性也比鐵系催化劑有了很大的提高。 車(chē)間生產(chǎn)綜合敘述 合成工段的概況及特點(diǎn) 合成工段的主要任務(wù)是將精制的合成氣通過(guò)壓縮機(jī)壓縮到所需的壓力進(jìn)入合成塔內(nèi)進(jìn)行催化反應(yīng)生成產(chǎn)品氨。原料﹑半成品和成品形成整個(gè)順序，盡量保證流水作業(yè)，避免逆行和交叉； B 鍋爐房﹑水泵房﹑配電站等輔助車(chē)間盡量靠近其主要部門(mén)，以縮短期間距離，節(jié)省投資； C 由前區(qū)到生產(chǎn)區(qū)主要干道，應(yīng)避免與主要運(yùn)輸?shù)缆方徊妫? D 盡量使大多數(shù)廠房向陽(yáng)﹑背風(fēng)﹑避免瓦斯等，盡可能使各廠區(qū)有條件采用自然采光和自然通風(fēng)等； 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 E 按防火規(guī)范的要求，保證建筑物之間的距離，符合規(guī)定； F 根據(jù)衛(wèi)生規(guī)范的要求， 保證廠區(qū)內(nèi)衛(wèi)生符合規(guī)定； G 根據(jù)環(huán)境發(fā)展的要求，生產(chǎn)區(qū)設(shè)在有廢渣處理系統(tǒng)﹑廢水處理系統(tǒng)﹑廢氣處理系統(tǒng)等設(shè)施 ； H 考慮工廠今后的發(fā)展，在廠區(qū)留有建筑余地； I 盡量做到以生產(chǎn)區(qū)為軸線，再考慮輔助車(chē)間﹑行政樓和道路的安排。綠化帶以草坪為主，路旁加種樹(shù)木。這樣有利于原料或產(chǎn)品的進(jìn)廠和出廠，且有利于火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防車(chē)的順利到達(dá)出事地點(diǎn)。 C 變配電站：靠近電力負(fù)荷中心，縮短了電線路線，減少了投資，且在水處理車(chē)間的上風(fēng)向，煤堆場(chǎng)的平行風(fēng)向。建筑系數(shù)一般為 25%～ 40%，場(chǎng)地利用系數(shù)一般為 50%～ 60%，這是總平面設(shè)計(jì)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 （ 6） 綜合管線統(tǒng)籌安排，防止干擾，力求管線短，拐彎少。 （ 3） 大多數(shù)廠房，特別是主要生產(chǎn)車(chē)間的布置，應(yīng)考慮到日照方位和主導(dǎo)風(fēng)向，保證自然通風(fēng)，廠前區(qū)和防污染的車(chē)間放在上 風(fēng)向，產(chǎn)生粉塵、煙、熱等的車(chē)間及易燃庫(kù)布置在下風(fēng)向。 勞動(dòng)力資源條件 廠區(qū)所在的市內(nèi)有著數(shù)所高等院校，人力資源豐富。隨著這些化工產(chǎn)品需求的快速增長(zhǎng)，工業(yè)用氨的消費(fèi)比例不斷增長(zhǎng)，其增長(zhǎng)速度高于化學(xué)肥 料對(duì)合成氨需求的增速。 我國(guó)合成氨 產(chǎn)業(yè)概況 我國(guó)合成氨工業(yè)于 20世紀(jì) 30年代起步，最高年產(chǎn)量只有 5萬(wàn)噸。硝酸、各種含氮的無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)中 間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料 ； 液氨常用作制冷劑。 I 年產(chǎn) 20萬(wàn)噸 合成氨廠 工藝設(shè)計(jì) 摘 要 氨的 工業(yè) 生產(chǎn)主要是 利用 氮?dú)夂蜌錃馔ㄟ^(guò)催化劑的催化而得到 。 它 主要用于制造 氮肥 和復(fù)合肥料，氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的 12％。合成氨以天然氣為原料的 工業(yè)生產(chǎn)以 二段蒸氣轉(zhuǎn)化法為主，該法具有技術(shù)成熟、能耗 低等優(yōu)點(diǎn)。 我國(guó) 合成氨 需求現(xiàn)狀 及設(shè)計(jì)規(guī)模 我國(guó)合成氨主要是作為中間產(chǎn)品加工成尿素、硝銨、碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、磷酸一銨、磷酸二銨和硝酸磷肥等化學(xué)肥料 ； 此外 合成氨 還大量用以生產(chǎn)硝酸、純堿、丙烯 腈 、己內(nèi)酰胺和甲胺等化工產(chǎn)品。 公用工程概述 廠址選在四川某市的郊區(qū)， 有可靠的供電網(wǎng)，輸、供電系統(tǒng)，附近 有鐵路、國(guó)道，交通便利，另外在不遠(yuǎn)處有著一條河流，解決了水的難題。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 （ 2） 要能夠充分結(jié)合場(chǎng)地優(yōu)勢(shì)、地位、地貌等有利條件，因地制宜，緊湊布置，節(jié)約土地，少占良田，少拆房屋，提高土地利用率。 （ 5） 人流、物流各行其道，路線短捷，避免交叉。 （ 9） 采取各種措施，提高建筑系數(shù)和場(chǎng)地利用稀疏。 年產(chǎn) 20萬(wàn)噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 5 B 鍋爐房：布置在用蒸汽較多的地方，且是主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。 （ 4） 堆場(chǎng)和倉(cāng)庫(kù)：布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，置于廠區(qū)邊緣，靠近主生產(chǎn)車(chē)間，且位于主力干道邊緣。既有專(zhuān)門(mén)的綠化區(qū)，也有環(huán)繞廠房及其他建筑物的綠化帶。 綜上所述，平面布置有以下幾個(gè)特點(diǎn)： A 廠房建筑物的布置與生產(chǎn)工藝流程相適應(yīng)。 年產(chǎn) 20萬(wàn)噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 7 3 化工工藝設(shè)計(jì) 車(chē)間組成概述 本設(shè)計(jì)中合成氨的生產(chǎn)由轉(zhuǎn)化、變換、凈化、合成四個(gè)工段組成，由于 合成氨的生產(chǎn)不適合室內(nèi)生產(chǎn)，因此生產(chǎn)在露天進(jìn)行。釕系催化劑是近年來(lái)合成氨催化劑歷史上的一個(gè)突破，可以說(shuō)是真正做到了 “低溫、低壓 ”。壓縮空氣與部分混合氣一起導(dǎo)入ATR進(jìn)口 ——專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的混合區(qū)。當(dāng)混合氣沿管子向下流時(shí)與傳統(tǒng)的蒸 汽 轉(zhuǎn)化催化劑接觸 ， 蒸 汽 轉(zhuǎn)化所需的熱由殼側(cè)氣體提供 ， 殼側(cè)氣體是 ATR 流出物和 KRES 管側(cè)流出物的混合物 ， KRES 管測(cè)出口溫度為870℃ ， 混合物的溫度為 925℃ 。深冷凈化器對(duì)粗合成氣 進(jìn)行最后的凈化 ， 它由三個(gè)簡(jiǎn)單的部分組成 :進(jìn)出口換熱器、低速膨脹機(jī)及頂部有冷凝器的精餾塔。部分精餾塔底部的液體減壓蒸發(fā) ， 先通過(guò)精餾塔頂部冷凝器殼側(cè)使塔形成回流然后與凈化器進(jìn)氣換熱 ， 預(yù)熱后作為再生合成氣干燥器的廢氣 ， 這廢氣最后作為工藝加熱器的燃料。因補(bǔ)充氣中惰性氣體的含量較低 ， 合成回路的弛放氣量較少，除去氨后的弛放氣與干燥器的進(jìn)氣混合進(jìn)入工藝系統(tǒng)，因此不需要單獨(dú)的弛放氣回收裝置。 由氣液平衡原理： F m ( i) V y ( i) L x ( i) m ( i)? ? ? （ 1） y(i)K(i)=x(i) （ 2） K（ i） 組分 i平衡常 數(shù) 將（ 2）式代入（ 1）式得： 年產(chǎn) 20萬(wàn)噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 13 m( i) V( )K (i) 1L x (i) L?? m ( i)L x( i)= L ( i )V1+( ) K ( i )L ? （ 3） L L(i)?? （ 4） 液體組分 Lix(i)=L（ ） （ 5） 1V F L L? ? ? ? （ 6） 氣體組分 ( ) ( ) ( )() V i m i L iyi VV??? （ 7） 已知分離器入口混合物組分 m(i) 表 43 入口混合物組分 3NHm Arm 2Hm 2Nm 小計(jì) 查 t=20℃ ,P= 表 44 平衡常數(shù) KNH3 KAr KH2 KN2 設(shè) ( ) ? 代入 (3)式中計(jì)算各組分溶解液量 3330 . 2 1 0 . 1 8 1 4 31 0 . 0 3 5 4 . 51 ( )NHNH NHmL K m o lV KL? ? ???? 0 .1 8 8 8 8 0 .0 0 0 2 11 2 0 0 4 .51 ( )ArArArmL Km o lVKL? ? ???? 2220 . 4 1 6 4 8 0 . 0 0 0 3 91 2 4 0 4 . 51 ( )HH HmL K m o lV KL? ? ???? 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 2220 . 1 8 4 6 4 0 . 0 0 0 1 51 2 7 0 4 . 51 ( )NN NmL K m o lV KL? ? ???? 分離液體量 3 2 2NH A r H NL L L L L? ? ? ? =+++ = 分離氣體量 1 1 0 . 1 8 2 1 8 0 . 8 1 7 8 2V L K m o l? ? ? ? ? 計(jì)算氣液比 39。 ( ) ( ) ? ? ? 39。 P= 查得此條件下各組分比熱容并計(jì)算得 p7C 3 2 .6 9 3 K J / K m o l C? 7 7 p7 7 7 3 6 0 .7 4 4Q V C t