【正文】 槽進口液體： 由物料平衡，人槽總物料 =出槽總物料： L(21)=L(19)+V(20)= 入口液體各組分含量計算： L(21i)= L(19i) + V(20i) 其中： NH3 ? ?321NHL=+= CH4 ? ?421CHL=+= m３ Ar ? ?ArL21 =+= m３ 16 H2 ? ?221HL=+= N2 ? ?221NL=+= 入口液體中組分含量核算： 由 m180。100%=% 出口液體氫氣含量： LLx HH 22 ?=247。100 %=% 表 氨分離器出口氣體組分含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 總計 100 冷交換器氣液平衡計算 冷交換器第二次出口氣體含量等于合成塔進口氣體含量，由氣液平衡原理iii Kyx ? ，根據(jù)合成塔入口氣體含量 iy 和操作條件下的分離溫度可以查出 iK ，便可以解出 ix 。100%=% 液體中甲烷含量：4CHx=4CHL/L=247。（ +） 100%=% 9 入塔氫含量： 2,5Hy =[100(++]100%=% 入塔氮氣含量： 2,5Ny =[100(++)]100%=% 表 入塔氣體組分含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 總計 100 注：表 中的組分含量均為摩爾含量 合成塔出口氣體組分 以 1000kmol 入塔氣作為基準求出出塔氣體組分，由以下式計算塔內生成氨含量： 53 MMNH ?333,8,5,81NHNHNH y yy ? ? =1000（ ） 247。 廢熱鍋爐的作用相當于一個換熱器， 對出塔的熱氣進行冷卻，副產(chǎn)蒸汽，進入蒸汽管網(wǎng)，可以用生產(chǎn)過程中的其他工段，實現(xiàn)了對熱量的充分利用。氣體管內流動，液氨在管外蒸發(fā)，使管內氣體冷卻至 0℃ 左右，進入氨冷器 Ⅱ 繼續(xù)冷卻至 10℃ 左右，出氨冷器后的氣液混合物，在冷交換器的下部用分離器將液氨分離，分離出的液氨進入液氨貯罐，分氨后的循環(huán)氣上升至上部換熱器殼程被熱氣體加熱至 22℃ 后出冷交換器，氣體經(jīng)循環(huán)壓縮機，由塔上部進入，先經(jīng)塔內環(huán) 隙后，出合成塔，然后進塔外換熱器預熱，再由合成塔的下部進入下?lián)Q熱器，移走第三絕熱床反應熱，氣體升溫后再進入層間換熱器，后經(jīng)中心管進入第一絕熱床層進行絕熱反應，出第一絕熱層后經(jīng)冷激器降溫，再入第二絕熱床進行合成反應，氣體氨凈值升高，出第二絕熱床氣體進入層間換熱器，移走熱量，使冷氣升溫，熱氣體降溫后進入第三絕熱床進行合成反應，氣體氨含量增加到 %，再經(jīng)塔內下?lián)Q熱器將熱量移走，后進入沸熱鍋爐。經(jīng)過多年的努力，我國已擁有多種原料，不同流程的大、中、小型合成氨工廠 550余個。中國有些廠采用水吸收法分離氨，初始氨含量可在 %以下。但是，維持過低的惰性氣體含量又需要大量排放循環(huán)氣，導致原料氣消耗隨之增大。另外，氣量過大，使設備負荷及動力消耗增大，氨分離不完全。因此從化學平衡角度考慮，應盡可能采用較低的反應溫度。此種方法氨分離效果好，設備和流程比較緊湊，設備規(guī)格小，投資少，但由于在高壓高溫下操 4 作，對設備和管道的材質要求比較高，合成塔需用高鎳優(yōu)質合金鋼制造。采用活性強的亞鐵氰化 物作催化劑，但它對毒物很敏感，所以對氣體中的雜質（ CO、 CO2）要求十分嚴格。 氨的化學性質 氨氣溶于水以后叫氨水，其顯弱堿性，化學性質類似于其他堿性物質， 如可以與酸性物質反應，能與一些氧化物反應等。 在石油煉制、橡膠工業(yè)、冶金工業(yè)和機械加工等部門以及輕工、食品、醫(yī)藥工業(yè)部門中，氨氣及其加工產(chǎn)品都是不可缺少的。把大氣中的游離氮固定下來并轉變?yōu)榭杀恢参镂盏幕衔锏倪^程，稱為固定氮。根據(jù)催化劑床層中是否設置冷管 (內冷 )方式可劃分為： ① 單層軸向內冷式內件； ② 冷管改進型內件； ③ 多層絕熱冷激式內件； ④ 多層絕熱復合換熱式內件； ⑤ 副產(chǎn)蒸汽式內件 [3]。 合成氨工業(yè)經(jīng)過近 80 多年的發(fā)展，技術相對比較成熟。 materal balance。 年產(chǎn) 30萬噸合成氨合成工段工藝設計 目 錄 摘要 ................................................................................................................................................. I Abstract........................................................................................................................................ II 引 言 ........................................................................................................................................... 1 第一章 合成氨綜述 ................................................................................................................. 2 氨的用途 ........................................................................................................................... 2 氨的性質 ........................................................................................................................... 2 氨的物理性質 ................................................................................................................ 2 氨的化學性質 ................................................................................................................ 2 合成氨的生產(chǎn)方法 ........................................................................................................... 3 合成工藝條件的選擇 ....................................................................................................... 4 操作壓力 ........................................................................................................................ 4 反應溫度 ........................................................................................................................ 4 空速 ................................................................................................................................ 4 合成塔進口氣體組成 .................................................................................................... 4 合成氨工業(yè)的發(fā)展 ........................................................................................................... 5 第二章 合成工段工藝簡介 ................................................................................................... 6 合成工段工藝流程簡述 .................................................................................................. 6 工藝流程方框簡圖 .......................................................................................................... 6 設備簡述 .......................................................................................................................... 7 氨合成塔 ....................................................................................................................... 7 熱交換器與廢熱鍋爐 ................................................................................................... 7 冷交換器 ....................................................................................................................... 7 氨冷器 ........................................................................................................................... 7 第三章 工藝設計計算 ............................................................................................................ 8 設計要求 .......................................................................................................................... 8 2 工藝流程圖 ...................................................................................................................... 8 物料計算 .......................................................................................................................... 8 合成塔入口氣體組分 .................................................................................................... 8 合成塔出口氣體組分 ................................................................................................... 9 合成率 ........................................................................................................................... 9 氨分離器氣液平衡計算 ............................................................................................... 9 冷交換器氣液平衡計算 .....................................................................