【正文】 而且氣量減少過多會(huì)引起踹振的危險(xiǎn)，所以都設(shè)計(jì)有一套自動(dòng)控制調(diào)速系統(tǒng)，并有報(bào)警裝置。其中大約有10%混入被壓縮氣體，污染了氣體。這類冷凝器按其結(jié)構(gòu)型式的不同又可分為蒸發(fā)式和淋激式兩種。 冷凝器根據(jù)冷卻介質(zhì)種類的不同，冷凝器可歸納為四大類,其作用如下： ⑴水冷卻式：在這類冷凝器中，制冷劑放出的熱量被冷卻水帶走。固定床反應(yīng)器:多用于氣相間反應(yīng)。 比較各種換熱器的優(yōu)缺點(diǎn)和本次設(shè)計(jì)的要求，我們最后選擇列管式換熱器。廢熱鍋爐特點(diǎn) 與普通鍋爐相比，廢熱鍋爐的主要特點(diǎn)是：①高溫高壓，如合成氨生產(chǎn)中重油氣化爐后的廢熱鍋爐，進(jìn)口溫度為1350℃，；②急冷，在某些工藝過程（如石油烴裂解制乙烯）中，為減少副反應(yīng)，須盡快地將氣體降溫，因而廢熱鍋爐應(yīng)具有高的熱傳速率；③嚴(yán)格控制氣體的出口溫度，高溫氣體（如裂解氣）冷卻時(shí)，若溫度低于高沸點(diǎn)組分的露點(diǎn)，這些組分將冷凝析出。沸水從汽包經(jīng)下降流入鍋爐底部，在管壁受熱變?yōu)槠旌衔?，由上升返回汽包?余熱鍋爐的選型廢熱鍋爐也叫余熱鍋爐，就是利用各種裝置產(chǎn)生的高溫廢氣來加熱水，產(chǎn)生蒸汽或產(chǎn)生熱水（即蒸汽余熱鍋爐、熱水余熱鍋爐），再利用所產(chǎn)生的蒸汽或熱水，達(dá)到余熱再利用的目的。合成塔出口氣體先經(jīng)水冷卻器冷卻到一定程度，使其中大部分氨冷凝下來，從第一氨分離器中分出來?？臻g速度過大，氨分離不完全，增大設(shè)備負(fù)荷，增大動(dòng)力消耗。同時(shí)，高壓下反應(yīng)溫度較高，催化劑使用壽命短，操作管理也比較困難，因此壓力不宜過高。各類鐵催化劑都有一定的起始活性溫度、最佳反應(yīng)溫度和耐熱溫度。在還原過程中，MgO也能防止活性鐵的微晶進(jìn)一步長(zhǎng)大。催化劑的活性組分是金屬鐵，而不是鐵的氧化物。可見，催化劑的作用事十分重要的。然后將所產(chǎn)的氣氨從未合成為氨的混合氣體中冷凝分離出來，得到產(chǎn)品液氨，分離氨后的氫氮?dú)怏w循環(huán)使用。利用H2S和CO2在NHD溶劑中的溶解度隨著壓力升高及溫度降低而增大，當(dāng)壓力降低、溫度升高時(shí)，H2S和CO2從溶劑中解吸出來等特點(diǎn)，用NHD溶劑在高壓、低溫下洗滌變換后的工藝氣，脫除H2S和CO2等物質(zhì)，然后通過減壓、加熱使溶劑得到再生。1）耐硫變換和一步法甲醇洗流程：來自氣化的粗合成氣送入耐硫變換，經(jīng)變換反應(yīng)生成以HCO2為主要成分的變換氣，來自氣化的粗合成氣送入耐硫變換，經(jīng)變換反應(yīng)生成以HCO2為主要成分的變換氣，變換氣經(jīng)回收反應(yīng)熱量并分離富余水氣后送低溫甲醇洗，變換單元選用耐硫變換催化劑。少量殘留的一氧化碳再通過后續(xù)的凈化方法(如銅洗、甲烷化、液氮洗等)加以脫除。如果在一氧化碳變換反應(yīng)中間增加一個(gè)脫碳裝置，可以大大提高變換率。同樣的變換率溫度不同所需的H2O/CO 不同，以低變?yōu)槔?，一氧化碳變換率為90%時(shí)，360℃H2O/，而260℃H2O/。不同反應(yīng)溫度下的平衡常數(shù)可用下式計(jì)算：1gKP=2185/+不同溫度下的平衡變換率見表23。可通過改變加氯空氣用量，增加回收階段時(shí)間，變化被回收的吹風(fēng)氣量來調(diào)節(jié)氮含量。⑶蒸汽用量 制取高質(zhì)量高產(chǎn)量的半水煤氣，需要確定合適的蒸汽用量及上吹制氣、下吹制氣速度和吹氣時(shí)間。⑴操作溫度 間歇法生產(chǎn)半水煤氣工藝過程中，爐溫范圍一般為1150~1200℃為宜。半水煤氣經(jīng)洗氣箱和洗滌塔除塵和降溫后送入氣柜。②一次上吹制氣操作 ． 吹氣后的燃燒層已具有很高的溫度，蒸汽與來自鼓風(fēng)機(jī)的加氮空氣溫合由爐底加入，經(jīng)灰渣層預(yù)熱后進(jìn)入氣化區(qū)與碳反應(yīng)生成半水煤氣。一個(gè)工作循環(huán)的實(shí)施如圖2—2所示，是通過自動(dòng)控制機(jī)開啟管路閥的程序進(jìn)行的。一般要求煤中灰分含量不得超過15~20％。一般焦炭和無煙煤正常水分含量均在臨界水分以下。3．氣化層 氣化層具有很高的溫度，是煤氣發(fā)生爐中氣化煤的最主要的區(qū)域。固定層間歇?dú)饣ㄖ迫“胨簹馐菍⒐腆w煤從爐頂以間歇方式加入煤氣發(fā)生爐中，空氣(或富氧空氣)從爐底加入，自下而上通過燃料層，在燃料層內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)生成半水煤氣。半水煤氣是合成氨的原料氣。 除電解水的方法以外，不管用什么原料制取的氮、氫原料氣都會(huì)產(chǎn)生如硫化物、二氧化碳、一氧化碳等氣體、必須將這類雜質(zhì)徹底脫除，以防止在合成氨生產(chǎn)過程中的催化劑中毒。因此，合成氨工業(yè)是技術(shù)要求很高的系統(tǒng)工程。由于所有原料不同，原料氣的制備和凈化方法也是不同，因而生產(chǎn)合成氨的過程亦有差別。 ③變換工序 利用一氧化碳與水蒸氣作用，生成氫和二氧化碳的變換反應(yīng)，除去原料氣中大部分一氧化碳。油的氣化可制得氫氣和一氧化碳為主要成分的混合氣體，而混合氣中CO再與水蒸氣反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為等體積的氫，使混合氣中氫含量得到提高。如要制備合成氨用的氮、氫氣，在水蒸氣通過灼熱的焦炭或煤的同時(shí)，加人空氣或富氧空氣，以制得主要組分為NHCO的半水煤氣。制造氫氣的原料可以分為下列幾類： (1) 以固體燃料為原料，如焦炭、無煙煤、煙煤、褐煤等； (2)以氣體烴為原料，如焦?fàn)t氣、天然氣、油田氣、石油廢氣、有機(jī)合成廢氣、電解副產(chǎn)氫氣等； (3)以液體烴為原料，如原油、輕油、重油等。但是，空氣中的氮是呈游離狀態(tài)存在的，不能供植物吸收。原料氣為半水煤氣，采用常壓固定床間歇制氣法，合成氨的條件為高溫、高壓并需要添加催化劑。四川理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 30萬噸/年煤（焦炭）合成氨生產(chǎn)工藝學(xué) 生：孫明賢 學(xué) 號(hào)：07101010120 專 業(yè)：過程裝備與控制工程 班 級(jí)：過控2007級(jí)2班指導(dǎo)教師：周 敏 四川理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院二O一一年一月四 川 理 工 學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 30萬噸/煤（焦炭）合成氨生產(chǎn)工藝學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)： 過程裝備與控制工程 班級(jí)：07級(jí)2班學(xué)生： 孫明賢 指導(dǎo)教師： 周 敏 系主任: （簽名）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。選擇合適的工藝流程，做到合理利用材料，節(jié)約能源。植物只能吸收化合物中固定狀態(tài)的氮。 (1)用空氣制氮時(shí)一般有下列兩種方法： ①化學(xué)法。而半水煤氣中的CO再與水蒸氣反應(yīng)還可轉(zhuǎn)化為等體積的氫，使半水煤氣中H2含量得到提高。⑤其他方法如電解水制氫、鐵水蒸氣法等。④脫碳工序 在變換工序之后原料氣中含有較多的二氧化碳，其中既有原料氣制備過程生成的，也有變換生成的。在合成氨過程中引入聯(lián)醇生產(chǎn)時(shí)，原料氣經(jīng)脫硫、變換、脫碳處理后，進(jìn)入聯(lián)醇生產(chǎn)，醇后氣再經(jīng)精制、壓縮，送入氨合成。 (3)高度連續(xù)化。因此，合成氨原料氣的制取過程一般可分為： 造氣——即制取含有氮、氫氣的原料氣。工業(yè)煤氣的組成如表21。氣化后的灰渣從爐底徘出?？諝馔ㄟ^氣化層時(shí)，在氧化層內(nèi)碳與氧作用生成二氧化碳與一氧化碳。遇暴雨或表面吸附水特別高時(shí)，氣化指標(biāo)就會(huì)惡化，必須采取措施加速放熱過程，如提高氣化劑的氧含量等。 在氣化過程中煤中所含的硫有70~80％轉(zhuǎn)化成含硫氣體，其余30~20％轉(zhuǎn)入灰渣中，進(jìn)入灰渣的硫有降低灰渣溶點(diǎn)的作用?？筛鶕?jù)圖2—2表中所列閥門的開與閉確定五個(gè)階段作業(yè)時(shí)氣體的流向。半水煤氣自爐頂進(jìn)入燃燒室(此時(shí)不加二次空氣)和廢熱鍋爐回收顯熱后，經(jīng)洗氣箱和洗氣塔除塵降溫后送入氣柜。④二次上吹制氣操作 二次上吹制氣操作過程與上吹制氣操作過程相同。 在煤氣發(fā)生爐中，最高溫度點(diǎn)是在氧化層處，燃料層溫度沿爐軸向而變。一般，上映制氣的吹氣時(shí)間不宜過長(zhǎng)，而下吹制氣可比上吹制氣時(shí)間長(zhǎng)。此外，應(yīng)盡量降低甲烷、二氧化碳和氧含量，不允許O2≥％。表23 不同溫度下CO 平衡變換率溫度（℃）平衡變換率（%）溫度（℃）平衡變換率（%）1809934087200983608422097380812409640079260954207628093440733009146071所以對(duì)爐溫的控制非常重要，爐溫過高不僅降低了平衡變換率，而且也容易燒毀催化劑。因此在實(shí)際生產(chǎn)中采用低溫變換可以減少蒸汽用量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的?；蛳劝炎儞Q氣中的氫氣單獨(dú)提出加到后面工序中去，同樣可以提高變換率。一氧化碳變換反應(yīng)均需在催化劑作用下進(jìn)行，目前工業(yè)上使用的變換催化劑主要有Fe~Cr系中溫變換催化劑、Cu~zn系低溫變換催化劑和Co~Mo系耐硫