年產(chǎn)18萬噸液氨合成工段工藝設(shè)計-預(yù)覽頁
【正文】 與初始氨含量。惰性氣體的存在，無論從化學(xué)平衡還是動力學(xué)上考慮均屬有弊。由于原料氣制備與 6 凈化方法不同，新鮮氣中惰性氣體含量也各個相同，循環(huán)氣中所控制的惰性氣體含量也有差異。為過分降低冷凝溫度而過多地增加氨冷負(fù)荷在經(jīng)濟(jì)上也并不可取。硫化物是各種催化劑的毒物，硫化氫能腐蝕設(shè)備管道。對于合成系統(tǒng)來說，液體氨即是它的產(chǎn)品。故流程、設(shè)備都比較緊湊。 (2)中壓法 操作壓力為 20～ 60MPa，溫度 450～ 550℃，其優(yōu)缺點介于高壓法與低 7 壓法之間，目前此法技術(shù)比較成熟，經(jīng)濟(jì)性比較好。總的來看，在 15～ 30Pa 的范圍內(nèi)，功耗的差別是不大的，因 此世界上采用此法的很多。又因操作壓力低，氨的合成效率低，分離較困難，流程復(fù)雜。液氨由氨罐進(jìn)入氨冷器蒸發(fā)為氣氨，送碳化崗位制取碳酸氫銨；或送硝酸車間制取硝酸和硝銨；或送硫銨車間制取硫酸銨；或?qū)⒁喊彼湍蛩剀囬g制取尿素等。同時，因生產(chǎn)工藝流程長、連續(xù)性強(qiáng)，設(shè)備長期承受高溫和高壓，還有內(nèi)部介質(zhì)的沖刷、滲透和外部環(huán)境的腐蝕等，各類事故發(fā)生率比較高，尤其是火災(zāi)、爆炸和重大設(shè)備事故經(jīng)常發(fā)生。 由于采用壓縮機(jī)的型式、氨分冷凝級數(shù)、熱能回收形式以及各部分相對位置的差異，而形成不同的工業(yè)生產(chǎn)流程，但實現(xiàn)氨合成過程的基本工藝步驟是相 同的。除油的方法是壓縮機(jī)每段出口處設(shè)置油分離器，并在氨合成系統(tǒng)設(shè)置濾油器。在開工或反應(yīng)不能自熱時，可利用塔內(nèi)電加熱爐或塔外加熱爐供給熱量。以水和氨冷卻氣體的過程是在水冷器和氨冷器中進(jìn)行的。 (4)氣體的循環(huán) 氫氮混合氣經(jīng)過氨合成塔以后，只有一小部分合成為氨。循環(huán)機(jī)進(jìn)出口壓差約為 20～ 30 大氣壓，它表示了整個合成循環(huán)系統(tǒng)阻力降的大小。放空氣中的氨可用水吸收法或冷凝法加以回收，其余的氣體一股可用作燃料。 (6)反應(yīng)熱的回收利用 10 氨的合成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，必須回收利用這部分反應(yīng)熱。目前小型氨廠及部分中型氨廠采用此法回收利用反應(yīng)熱。目前一般采用外置式，該法熱量回收比較完全，同時得到了副產(chǎn)蒸汽，目前中 型氮廠應(yīng)用較多。目前大型合成氨廠一般采用這種方法回收熱量。氨合成壓力高對合成反應(yīng)有利 , 但能耗高。 合成反應(yīng)熱回收是必需的 , 是節(jié)能的主要方式之一。 第二章 生產(chǎn)流程簡述與論證 生產(chǎn)工藝流程 由壓縮工序送來的新鮮氫氮混合氣壓力約為 32MPa,溫度為 30~50 先進(jìn)入油分離器與循環(huán)機(jī)來的循環(huán)氣在油分離器匯合，從油分離器出來的氣體，溫度為 30~50,進(jìn)入冷交換器上部的熱交換器管內(nèi)，在此處被從冷交換器下部氨分離器上升的冷氣體冷卻到 10~20，然后進(jìn)入氨冷器，在氨冷器內(nèi)，氣體在 高壓管內(nèi)流動，液氨在管外蒸發(fā)，由于蒸發(fā)吸收了熱量，氣體進(jìn)一步被冷卻至 0~8，使氣體中的氨進(jìn)一步冷凝成液氨。 另外，為了降低系統(tǒng)中惰性氣體的含量，在氨分離之后設(shè)有氣體放空管，可以連續(xù)或間歇排放一部分氣體，氨分離器和冷交換器下部分出來的液氨，減壓至 ~ 后，由液氨總管輸送至液氨貯槽；在氨冷器中，液氨蒸發(fā)后的氣氨，由分離器除去液氨霧滴后，經(jīng)氣氨總管輸送至冰機(jī)進(jìn)口，壓縮后再冷凝成液氨，循環(huán)使用 12 圖 31 工藝流程圖 采用該流程的特點 ，新鮮氣加入之前，此處氣體中氨含量較低，而惰性氣體含量較高，因此可以減少氫氮的消耗和氨損失。 ，充分回收能量 ，將冷交換器，氨冷器，氨 分離器，安裝在一個高壓容器內(nèi)，組成一個三合一的設(shè)備，使澈布置更加緊湊，設(shè)備的生產(chǎn)能力得到提高等。 板式塔主要適用于以下條件： 塔內(nèi)液體滯液量較大，要求塔的操作附和變化范圍較寬，對進(jìn)料濃度變化要求不敏感，要求操作易于穩(wěn)定；液相負(fù)荷較小，填料塔會由于填料表面濕潤不充分而降低其分離效率；含固體顆粒，容易結(jié)垢，有結(jié)晶的物料，板式塔可選用液流通道較大，堵塞的危險小； 在操作過程中伴隨有放熱或需要加熱的物料，需要在塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)部換熱組建，如，加 熱盤管，需要多個進(jìn)料管或多個側(cè)線出料口，這是因為一方面板式塔的結(jié)構(gòu)上易于實現(xiàn)，此外，塔板上有較多的滯液量，以便與加熱或冷卻管進(jìn)行有效地傳熱。內(nèi)件外有保溫層，操作時進(jìn)塔的冷氣體流過內(nèi)、外筒間的環(huán)隙，從而避免外筒 溫度過高。從催化劑筐出來的熱氣體溫度通常在 460℃ 以上，進(jìn)氨合成塔的冷氣體溫度根據(jù)流程的不同，有的為 20～ 30℃, 有的可達(dá) 140℃ 以上。在給定的鐵催化劑和壓力下，氨合成溫度不同，反應(yīng)速度也不同。工業(yè)上按傳熱方式區(qū)分催化劑筐的類型。以并流雙套管式氨合成塔為例，氣體從塔頂部進(jìn)入 ,在環(huán)隙中沿塔壁而下 ,經(jīng)換熱器殼程后到分氣盒 ,分散到各雙套管的內(nèi)冷卻管 ,到管頂折至外冷卻管，氣體被預(yù)熱到鐵催化劑的活性溫度（通常為 400℃ 左右），再流經(jīng)設(shè)有電加熱器的中心管。催化劑床層分為若干段，在段間通入的未預(yù)熱的氮氫混合氣用以直接冷卻，稱為多層直接冷激式氨合成塔。循環(huán)所由筒體上部側(cè)面進(jìn)入，沿筒體與套筒 間的環(huán)隙向下流動，超過套筒后氣體即從內(nèi)件最外層圓筒上的長方形也進(jìn)入，順次曲折流經(jīng)第二層第三層，由于氣體流通截面積突然增大，使氣體流速降低，再加上不斷碰撞圓筒，改變方向， 氣體中呈滴狀的液氨因重力作用而下降，于是氣體中所帶的液滴被分離下來，最后氣體經(jīng)中心圓筒向上，通過筒體上部循環(huán)氣出口而流出氨分離器，分離下來的液氨 2 積存在氨分離下部，并自詢問液氨排出口排出。知識是一個長期的不斷積累的過程，只有積極地學(xué)習(xí)和吸收新的的知識，與時俱進(jìn)，不斷地充實自己，才能成為一名合格的進(jìn)而成為一名優(yōu)秀的化工設(shè)計者。同時也加強(qiáng)了我對資料數(shù)據(jù)進(jìn)行刪選和加工處理的能力。在此次設(shè)計中，我不僅學(xué)到了新的知識，而且也把化工設(shè)計課中學(xué)到的知識以及其他相關(guān)課程知識進(jìn)行了一遍應(yīng)用復(fù)習(xí)和檢驗，讓我更加牢固地掌握了各項知
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