【正文】 槽進(jìn)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(jì)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(jì) 100 冷交換器氣液平衡計(jì)算 冷交換器第二次出口氣體含量等于合成塔進(jìn)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?dú)夂浚?2,5Ny =[100(++)]100%=% 表 入塔氣體組分含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 總計(jì) 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(zhǔn)求出出塔氣體組分，由以下式計(jì)算塔內(nèi)生成氨含量： 53 MMNH ?333,8,5,81NHNHNH y yy ? ? =1000（ ） 247。 廢熱鍋爐的作用相當(dāng)于一個(gè)換熱器， 對(duì)出塔的熱氣進(jìn)行冷卻，副產(chǎn)蒸汽，進(jìn)入蒸汽管網(wǎng)，可以用生產(chǎn)過(guò)程中的其他工段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱量的充分利用。氣體管內(nèi)流動(dòng)，液氨在管外蒸發(fā)，使管內(nèi)氣體冷卻至 0℃ 左右，進(jìn)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(jìn)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(jī)，由塔上部進(jìn)入，先經(jīng)塔內(nèi)環(huán) 隙后，出合成塔，然后進(jìn)塔外換熱器預(yù)熱，再由合成塔的下部進(jìn)入下?lián)Q熱器，移走第三絕熱床反應(yīng)熱，氣體升溫后再進(jìn)入層間換熱器，后經(jīng)中心管進(jìn)入第一絕熱床層進(jìn)行絕熱反應(yīng)，出第一絕熱層后經(jīng)冷激器降溫，再入第二絕熱床進(jìn)行合成反應(yīng)，氣體氨凈值升高，出第二絕熱床氣體進(jìn)入層間換熱器，移走熱量，使冷氣升溫，熱氣體降溫后進(jìn)入第三絕熱床進(jìn)行合成反應(yīng)，氣體氨含量增加到 %，再經(jīng)塔內(nèi)下?lián)Q熱器將熱量移走，后進(jìn)入沸熱鍋爐。經(jīng)過(guò)多年的努力，我國(guó)已擁有多種原料，不同流程的大、中、小型合成氨工廠 550余個(gè)。中國(guó)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(guò)低的惰性氣體含量又需要大量排放循環(huán)氣，導(dǎo)致原料氣消耗隨之增大。另外，氣量過(guò)大，使設(shè)備負(fù)荷及動(dòng)力消耗增大，氨分離不完全。因此從化學(xué)平衡角度考慮，應(yīng)盡可能采用較低的反應(yīng)溫度。此種方法氨分離效果好，設(shè)備和流程比較緊湊，設(shè)備規(guī)格小，投資少，但由于在高壓高溫下操 4 作，對(duì)設(shè)備和管道的材質(zhì)要求比較高，合成塔需用高鎳優(yōu)質(zhì)合金鋼制造。采用活性強(qiáng)的亞鐵氰化 物作催化劑，但它對(duì)毒物很敏感，所以對(duì)氣體中的雜質(zhì)（ CO、 CO2）要求十分嚴(yán)格。 氨的化學(xué)性質(zhì) 氨氣溶于水以后叫氨水，其顯弱堿性，化學(xué)性質(zhì)類似于其他堿性物質(zhì)， 如可以與酸性物質(zhì)反應(yīng)，能與一些氧化物反應(yīng)等。 在石油煉制、橡膠工業(yè)、冶金工業(yè)和機(jī)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(lái)并轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀恢参镂盏幕衔锏倪^(guò)程，稱為固定氮。根據(jù)催化劑床層中是否設(shè)置冷管 (內(nèi)冷 )方式可劃分為： ① 單層軸向內(nèi)冷式內(nèi)件； ② 冷管改進(jìn)型內(nèi)件； ③ 多層絕熱冷激式內(nèi)件； ④ 多層絕熱復(fù)合換熱式內(nèi)件； ⑤ 副產(chǎn)蒸汽式內(nèi)件 [3]。 合成氨工業(yè)經(jīng)過(guò)近 80 多年的發(fā)展，技術(shù)相對(duì)比較成熟。 materal balance。 年產(chǎn) 30萬(wàn)噸合成氨合成工段工藝設(shè)計(jì) 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(zhì) ........................................................................................................................... 2 氨的物理性質(zhì) ................................................................................................................ 2 氨的化學(xué)性質(zhì) ................................................................................................................ 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(yīng)溫度 ........................................................................................................................ 4 空速 ................................................................................................................................ 4 合成塔進(jìn)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(jiǎn)介 ................................................................................................... 6 合成工段工藝流程簡(jiǎn)述 .................................................................................................. 6 工藝流程方框簡(jiǎn)圖 .......................................................................................................... 6 設(shè)備簡(jiǎn)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(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................................................ 8 設(shè)計(jì)要求 .......................................................................................................................... 8 2 工藝流程圖 ...................................................................................................................... 8 物料計(jì)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(jì)算 ............................................................................................... 9 冷交換器氣液平衡計(jì)算 .....................................................................