【正文】 其中 D殼體直徑， t管心距， l六角形最外層管中心到殼體內(nèi)壁的距離 校核管內(nèi)流速： w39。/(, kmolkJCpi 混合氣體比熱容： ,pm i piC yC??? = + + + + = ?kmolkJ/(℃) 內(nèi)蒙古科技大學高等職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書（論文） 32 ? 查《化學工程手冊》 [5]表344?得常壓下各組分導熱系數(shù)如下表所示： 表 各組分導熱系數(shù) 組分 3NH 2H 2N 4CH Ar 0。 合成循環(huán)回路可簡化為如下示意圖： 圖 合成循環(huán)回路簡圖 為了方便算，把前已算的一直數(shù)據(jù)列入下表：（氣量單位：3m） 表 各物料點物料組分 內(nèi)蒙古科技大學高等職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書（論文） 22 計） 氫平衡：以體積量計算（下同） 213,20202,20203,13132,1313,12,1 2323232 LyVyVyVyVyV NHHNHHHH ?????式（ ） =+3/2V13++3/2+3/21319.468 ， H2=+ 氮平衡： 213,20202,20203,16162,16162,11 212121 LyVyVyVyVyV NHNNHNN ????? 式（ ） =1/2V16(y16,N2+y16,NH3)+ +1/2 +1/2 惰性氣體平衡： )()()( ,204,2020,134,1313,14,11 ArCHArCHArCH yyVyyVyyV ????? 式（ ）V1(+)=V13(+)+(+) =+ 氨平衡： 合成塔內(nèi)生成的氨應等于 F 排除出的氨即 213,20203,13133,553,88 LyVyVyVyV NHNHNHNH ???? =++ = 式（ ） 總物料平衡：合成反應后進出口氣體體積，減少 V5V8，則得 名稱 3NH 2H 2N 4CH Ar 合計 補充氣 1 0 1V 塔出入氣 5 V5 塔出口氣 8 V8 放空氣 13 V13 弛放氣 20 產(chǎn)品液氨 21 內(nèi)蒙古科技大學高等職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書（論文） 23 V1=V13+V20+L21+V5V8 式（ ）V1+V8V5V13= 上述 5個方程可做如下處理： 上述 5 個方程中，實際上只有 4 個未知數(shù)，即1， V5， V8， V13，把式（ ）與式（ ）合并。VVLLVL? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? ??????? 在允許范圍內(nèi)。因此，在冷交換器中分離出的液氨應與出口氣成平衡。 把式（ ）代入式（ ）得： =VL??????mi+1 式（ ） 式中： Li為液相中各組分的量。 （ i） 溶解氨中的氣體量； （ ii）設備和管道的阻力； （ iii）設備和管道的熱損失； 計算物料點流程 其中各如圖 中各物料點的溫度和壓力匯總如下： 1T=35℃ 1P=30 MPa 2T=?6 ℃ 2P=29 MPa 3=20 ℃ 3=29 MPa 4=30 ℃ 4= 內(nèi)蒙古科技大學高等職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書（論文） 13 5T=30 ℃ 5P=31 MPa 6T=50℃ 6P= MPa 7=180 ℃ 7= MPa 8=360 ℃ 8=30 MPa 9T=220℃ 9P= MPa 10T=75 ℃ 10P= MPa 11=35℃ 11= MPa 12=35℃ 12= MPa 13T=35 ℃ 13P= MPa 14T=35℃ 14P=29 MPa 15=17 ℃ 15=29 MPa 16=20 ℃ 16=29 MPa 17T=?6℃ 17P=29 MPa 18= 35 ℃ 18= MPa 物料衡算 合成塔入口氣組成 (摩爾分數(shù) )（ 5 點） 已知入口氣的 NH3和 CH4+Ar 濃度，并假定氫與氮的比例為 3，因此 NH3： ,5NHy= %（已知） H2： 2,5H=[100 (+)]?%10043?= % N2： 25,Ny=[100 (+)] 14 100%= % CH4 : 4,5CH= ??= % Ar： 5,Ary= ?= % 表 入塔氣組分含量（包括 3， 4， 5， 6， 7 點） 組分 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 摩爾分數(shù) % % % % % 100% 合成塔出口氣組成（ 8 點） 假定入塔氣 100 kmol，列方程求解。 ： 35℃ ： 31MPa。在 冷交換器中，反應氣與混合氣進行冷熱交換，并冷凝出一部分液氨進入液氨儲槽，氣體則進入下一個循環(huán)。后以 220℃的高溫出廢熱鍋爐與第一次出合成塔的混合氣在熱交換器進行熱交換。進行如此冷熱氣體熱交換后，混合氣以 20℃， 的狀態(tài)進入到循環(huán)機，增溫增壓到 35℃， 后進入到油水分離器，將混合氣中的油質(zhì)雜質(zhì)脫除后以 35℃， 31Mpa 的狀態(tài)進入合成塔環(huán)隙進行預升溫到 50℃，此為第一次進合成塔。 內(nèi)蒙古科技大學高等職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書（論文） 10 第三章 氨合成化工工藝設計說明 合成氨工業(yè)的工藝介紹 原料氣制備過程、凈化過程以及氨合成過程。中毒分為暫時性中毒和永久性中毒兩種。第一階段的反應活化能為 126 kJ/mol～167 kJ/mol，第二階段的反應活化能為 13 kJ/mol。決定反應的主要因素是鐵催化劑的活性，反應所產(chǎn)生的氨與氮氣、氫氣的分離以及氮、氫氣的循環(huán)使用。由于受到所用催化劑活性的限制，溫度不能過低，因此為提高反應后氣體中的氨含量，氨合成宜在高壓下進行。 催化劑 [13] 催化劑概述 合成氨原料氣（氮氫混合氣）在高溫、高壓和催化劑存在下直接合成為氨的工藝過程。 影響平衡氨含量的因素 ：溫度越低 ,壓力越高 ,平衡常數(shù)越大 ,平衡氨含量越高。純氨可以制的硝酸，進而制造硝酸銨、硝化甘油、三硝基甲苯和硝基纖維素等。加壓時易被液化為無色液體，不純時為淡黃色或淡藍色?？捎米饔袡C化工產(chǎn)品的氨化原料，還可用作冷凍劑。物料衡算主要是對進出設備的氣體或液體組成進行計算，熱量衡算是對進出設備的溫度和壓力等工藝參數(shù)進行計算，設備的計算與選型主要對合成塔、熱交換器等主要設備進行選型等計算。 the selection of catalyst, curing and device test run are introduced. The design of the main workshop in small ammonia plant synthesis process ammonia is posed of nitrogen and hydrogen in high temperature, high pressure and catalyst under conditions of direct synthesis of ammonia Source of raw materials for natural gas, the natural gas of three period of transformation, the total ammonia and alcohol production process from the ammonia synthesis section of fresh process includes: ammonia synthesis, synthesis gas, ammonia liquid, waste heat main design elements include the synthesis section of material balance and heat balance, as well as the main equipment and process calculation, based on the calculation results and the actual factory to determine the size of major to their acquired knowledge to a simple arrangement of the material balance and heat balance, the design adopts Microsoft Excel to make the calculation more accurate, more simple, more convenient. Key words: material balance energy balance temperature transformation of synthetic ammonia 內(nèi)蒙古科技大學高等職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書（論文） 5 前言 合成氨的生產(chǎn)過程主要 分為：原料氣的制??；原料氣的凈化與合成。并根據(jù)自己 獲得的知識對進行了簡單的設備布置。合成氨指由氮氣和氫氣在高溫、高壓和催化劑條件下直接合成的氨。內(nèi)蒙古科技大學高等職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書（論文） 1 目錄 摘 要 .................................................................... 3 前 言 .................................................................... 5 目錄 ...................................................................... 6 第一章 緒 論 ............................................................ 6 氨的性質(zhì) ......................................................... 6 氨的物理性質(zhì) .............................................. 6 氨的化學性質(zhì) .............................................. 6 氨的用途 .................................................. 6 第二章 設計任務的理論基礎 ................................................ 7 氨合成理論基礎 ................................................... 7 氨合成反應 的熱效應 . ....................................... 7 影響平衡氨含量的因素 ...................................... 7 生產(chǎn)原理說明 .............................................. 7 合成氨的機理 .............................................. 8 催化劑 ........................................................... 8 催化劑概述 ................................................ 8 合成氨的催化機理 .......................................... 8 催化劑的中毒 ...............................