年產(chǎn)18萬(wàn)噸液氨合成工段工藝設(shè)計(jì)-免費(fèi)閱讀
【正文】 在此次設(shè)計(jì)中，我不僅學(xué)到了新的知識(shí)，而且也把化工設(shè)計(jì)課中學(xué)到的知識(shí)以及其他相關(guān)課程知識(shí)進(jìn)行了一遍應(yīng)用復(fù)習(xí)和檢驗(yàn)，讓我更加牢固地掌握了各項(xiàng)知識(shí)。知識(shí)是一個(gè)長(zhǎng)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(shí)，與時(shí)俱進(jìn)，不斷地充實(shí)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(jì)者。催化劑床層分為若干段，在段間通入的未預(yù)熱的氮?dú)浠旌蠚庥靡灾苯永鋮s，稱為多層直接冷激式氨合成塔。工業(yè)上按傳熱方式區(qū)分催化劑筐的類型。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。 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(duì)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(huì)由于填料表面濕潤(rùn)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(xiǎn)??； 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(gè)進(jìn)料管或多個(gè)側(cè)線出料口，這是因?yàn)橐环矫姘迨剿慕Y(jié)構(gòu)上易于實(shí)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。 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(diǎn) ，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。 合成反應(yīng)熱回收是必需的 , 是節(jié)能的主要方式之一。目前大型合成氨廠一般采用這種方法回收熱量。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。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。 (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。在開工或反應(yīng)不能自熱時(shí)，可利用塔內(nèi)電加熱爐或塔外加熱爐供給熱量。 由于采用壓縮機(jī)的型式、氨分冷凝級(jí)數(shù)、熱能回收形式以及各部分相對(duì)位置的差異，而形成不同的工業(yè)生產(chǎn)流程，但實(shí)現(xiàn)氨合成過程的基本工藝步驟是相 同的。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。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。故流程、設(shè)備都比較緊湊。硫化物是各種催化劑的毒物，硫化氫能腐蝕設(shè)備管道。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(gè)相同，循環(huán)氣中所控制的惰性氣體含量也有差異。 主要原料規(guī)格 合成塔進(jìn)口氣體組成包括氫氮比、惰性氣體含量與初始氨含量。 (2) 以“油改氣”和“油改煤”為核心的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整和以“多聯(lián)產(chǎn)和再加工”為核心的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整 ,是合成氨裝置“改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力”的有效途徑。 同時(shí)也是能源消耗的大戶，世界上大約有 10 %的能源用于生產(chǎn)合成氨。課 程 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 年產(chǎn) 18 萬(wàn)噸液氨合成工段工藝設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)要求： 根據(jù)設(shè)計(jì)題目，進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)際調(diào)研或查閱有關(guān)技術(shù)資料，選定合理的流程方案和設(shè)備類型，并進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。氨主要用于農(nóng)業(yè) ,合成氨是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各種銨鹽肥料，這部分約占 70 %的比例，稱之為“化肥氨”；同時(shí)氨也是重要的無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料，用于生產(chǎn)銨、胺、染料、炸藥、制藥、合成纖維、合成樹脂的原料，這部分約占 30 %的比例 ,稱之為“工 業(yè)氨”。 提高生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性 ,延長(zhǎng)運(yùn)行周期是未來合 成氨裝置“改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力”的必要保證。當(dāng)氫氫比為 3 時(shí)，對(duì)于氨合成反應(yīng)，可得最大平衡氨含量，但從動(dòng)力學(xué)角度分析，最適宜氫氨比隨氨含量的不同而變化。 當(dāng)其它條件一定時(shí)，進(jìn)塔氣體中氨含量越高，氨凈值越小，生產(chǎn)能力越低。以烴類為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法制取原料氣，鎳催化劑對(duì)硫含量限制十分嚴(yán)格，要求烴原料中總硫含量為 (重量 )以下。但因?yàn)楹铣尚矢?，放出的熱量多，催化?溫度高，易過熱而失去活性，所以催化劑的使用壽命較短。 (3)低壓法 操作壓力 10MPa 左右，溫度 400～ 450℃。未合成為氨的氫氮混合氣體繼續(xù)在合成系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用。 (1)氣體的壓縮和除油 為了將新鮮原料氣和循環(huán)氣壓縮到氨合成所要求的操作壓力，就需要在流程中設(shè)置壓縮機(jī)。 (3)氨的分離 9 進(jìn)入氨合成塔催化層的氫氮混合氣，只有少部分起反應(yīng)生成氨，合成塔出口氣體氨含量一般為 10～ 20％，因此需要將氨分離出來。分離氨后剩余的氫氮?dú)?，除為降低情性氣體含量而少量放空以外，與新鮮原料氣混合后，重新返回合成塔，再進(jìn)行氨的合成，從而構(gòu) 成了循環(huán)法生產(chǎn)流程。也可采用冷凝法將放空氣中的甲烷分離出來，得到氫、氮?dú)?，然后將甲烷轉(zhuǎn)化為氫，回收利用，從而降低原料氣的消耗。 (2) 預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣和副產(chǎn)蒸汽。用副產(chǎn)蒸汽及預(yù)熱高壓鍋爐給水方式回收反應(yīng)熱時(shí)，生產(chǎn)一噸氨一般可回收 ～ 噸蒸汽。除盡可能提高熱回收率 ,多產(chǎn)蒸汽外 , 應(yīng)考慮提高回收熱的位能 , 即提高回收蒸汽的壓力及過熱度。 ，二次氨分離之間。 氨 合成塔，是在高壓、高溫下用來使氮?dú)夂蜌錃獍l(fā)生催化反應(yīng)以進(jìn)行氨合成的設(shè)備。為了使進(jìn)氨合成塔的氣體能加熱到反應(yīng)溫度，同時(shí)又能冷卻反應(yīng)后氣體，在塔內(nèi)還設(shè)有換熱器。內(nèi)部換熱式
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