【正文】 ，一股進(jìn)入氣氣換熱器管內(nèi)與管間的冷氣體換熱，另一股氣體進(jìn)入鍋爐給水預(yù)熱器在管內(nèi)與管間的脫鹽，脫氧水換熱，換熱后與氣氣換熱器出口氣體會(huì)合，一起進(jìn)課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 入水冷器。 查 t=15℃ ,p= 的平衡常數(shù)： 表 48 各組分的平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KH2 KN2 27 75 80 冷交換器出口液體組分含量： 出口液體氨含量： xNH3=yNH3/KNH3=％ 出口液體甲烷含量： xCH4=yCH4/KCH4=％ 出口液體氫含量 : xH2=yH2/KH2==％ 出口液體氮含量 : xN2=yN2/KN2=％ 表 49 冷交換器出口液體組分含量（％） NH3 CH4 H2 N2 小計(jì) 液氨貯槽氣液平衡計(jì)算 由于氨分離器出口分離液體和冷交換器出口分離液體匯合后進(jìn)入液氨貯槽經(jīng)減壓后溶解在液氨中的氣體會(huì)解吸，即弛放氣。0(N2)= / 100﹪ =% 入口液體中組分含量 m180。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 合成塔能量衡算 計(jì)算基準(zhǔn)：以小時(shí)產(chǎn)量 (單位為 kmol/h)為基準(zhǔn)。 表 合成塔能量平衡匯總表 收入項(xiàng) 支出項(xiàng) 項(xiàng)目 熱量 /KJ h1 項(xiàng)目 熱量 /kJ K) 由物料衡算知氨分離器，液體排出量每小時(shí)為 其中氨量為 ，溶解的氣體為 算得液體帶出熱： 而溶解氣帶出熱： 總帶出熱： (4)液氨冷凝放出熱 由手冊(cè)查得，氨的冷凝熱為 算得： (5)冷卻水移出熱 Q 水 (6)需要冷卻水量 W 取冷卻水溫度為 25℃，升高到 35℃。 (1)熱氣體 (循環(huán)機(jī)來(lái) )帶入熱 Q14 經(jīng)計(jì)算和查圖，摩爾定壓熱容 ．， 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 算得 (2)新鮮補(bǔ)充氣帶入熱 Q1 經(jīng)查圖，摩爾定壓熱容 計(jì)算得： (3)氣體 (去合成塔 )帶出熱 Q3 由合成塔熱衡算知 (4)氨的冷凝熱 Q 液 查手冊(cè)在 ℃下，氨的冷凝熱為 。 (3)由氨分離器和冷交換器排出液氨熱量 Ql7和 Q18作為支出項(xiàng)。 h1 新鮮氣。 h1 循環(huán)氣帶入熱 Q14 3669353 循環(huán)氣帶出熱 Q3 3189132 新鮮補(bǔ)充氣 Q1 982020 液氨帶出熱 Q18 70146 氨冷凝熱 Q 液 4296959 液氨蒸發(fā)移出熱 Q 冷 5829334 小計(jì) 8948320 小計(jì) 8948320 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 合成全系統(tǒng)能量平衡匯總 根據(jù)上述計(jì)算，全系統(tǒng)的能量平衡示意圖 圖 全系統(tǒng)能量平衡示意圖 其中的各項(xiàng)熱量說(shuō)明 : (1)氨冷凝熱 QY包括水冷器中和 氨冷器中的氨冷凝熱。 摩爾定壓熱容與氨分出口的相同 計(jì)算得 (3)出口氣帶出熱 Ql4 經(jīng)計(jì)算： 則 (4)絕熱壓縮提供能 (5)絕熱功校核 按下述公式計(jì)算壓縮功率： 已知： 查得： 進(jìn)口氣體實(shí)際狀態(tài)的流量應(yīng)為 所以 折成每小時(shí)的熱量： 結(jié)果 此誤差不大，可以認(rèn)為計(jì)算是平衡的，實(shí)際壓縮功率應(yīng)為 715984/3600= 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 冷交換器與氨冷器能量衡算 現(xiàn)將兩個(gè)設(shè)備作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行能量衡算對(duì)象。 假定氨分離器無(wú)溫度和熱量變化，忽略熱損失，故與水冷器作為一個(gè)系統(tǒng)計(jì)算，并假定水冷器為套管冷卻囂。 (1)冷氣體 (即合成一次出塔氣 )帶入熱量 圖 熱交換器能量平衡示意圖 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 (2)冷氣體 (即合成二次入塔氣 )帶出熱量 (3)熱氣體 (即廢熱鍋爐來(lái)氣 )帶入熱量 (4)熱氣體出口帶出熱量 根據(jù)此值，按顯熱計(jì)算，求得出口溫度為 115℃。 按下速公式進(jìn)行核算 式中： 為進(jìn)出口平均摩爾定壓熱容； ，氨凈值； ,入塔氣量。從回路中任何一個(gè)設(shè)備開(kāi)始計(jì)算均可。0(CH4)= 100﹪ =﹪ 入口液體中氫氣含量 m180。 表 44 已知氨分離器入口混合物組分 m(i) NH3 CH4 H2 N2 小計(jì) 查 t=35℃， P= 時(shí)各組分平衡常數(shù)： 表 45 各組分平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KH2 KN2 設(shè)（ V/L） = 時(shí)，帶入 L (i)=m(i)/［ 1+(V/L) K(i)］ =L(i): LNH3=mNH3/［ 1+(V/L) KNH3］ =(1+ )= kmol LCH4= mCH4/［ 1+(V/L) KCH4］ =(1+ )= kmol LH2=mH2/［ 1+(V/L) KH2］ =(1+ )= kmol LH2=mN2/［ 1+(V/L) KN2］ =(1+ )= kmol L 總 = LNH3+ LCH4 + LH2+ LN2=+++= kmol 分離氣體量： V=1L== kmol 計(jì)算氣液比：（ V/L） ＇ = 誤差［（ V/L） （ V/L）＇］ /（ V/L） =（ ） / 100％ =0. 006％，結(jié)果合理。 3 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述 氣體從冷交 換器出口分二路、一路作為近路、一路進(jìn)入合成塔一次入口，氣體沿內(nèi)件與外筒環(huán)隙向下冷卻塔壁后從一次出口出塔，出塔后與合成塔近路的冷氣體混合，進(jìn)入氣氣換熱器冷氣入口，通過(guò)管間并與殼內(nèi)熱氣體換熱。循環(huán)機(jī)進(jìn)出口壓差約為 20~30 大氣壓，它表示了整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)阻力降的大小。 合成反應(yīng)熱回收是必需的 , 是節(jié)能的主要方式之一。低溫時(shí)可能是動(dòng)力學(xué)控制，高溫時(shí)可能是內(nèi)擴(kuò)散控制； 大顆粒的催化劑內(nèi)擴(kuò)散路徑長(zhǎng)，小顆粒的路徑短，所以在同樣溫度下大顆?？赡苁莾?nèi)擴(kuò)散控制，小顆?？赡苁腔瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)控制。 mol1 (1)是可逆反應(yīng)。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖 氨合成工序物料流程示意圖 1— 新鮮氮?dú)猓?12— 放空氣； 20— 馳放氣； 21— 產(chǎn)品液氨 為計(jì)算方便起見(jiàn)，在流程圖中各不同部位的物料，用數(shù)字編號(hào)表示。循環(huán)氣進(jìn)入合成塔，進(jìn)塔走塔內(nèi)間隙，溫度稍升高，引出到外部熱交換器再次升高溫度。 (4)合成塔出口氣： 為 17%。 低壓法 操作壓力 10MPa 左右，溫度 400～ 450℃。但因?yàn)楹铣尚矢?，放出的熱?多，催化劑溫度高，易過(guò)熱而失去活性，所以催化劑的使用壽命較短。 第三 ,提高生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性 , 延長(zhǎng)運(yùn)行周期是未來(lái)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。由于煤的儲(chǔ)量約為天然氣與石油儲(chǔ)量總和的 10 倍 ,以煤為原料制氨等煤化工及其相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)再度成為世界技術(shù)開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn) , 煤有可能在未來(lái)的合成氨裝置原料份額中再次占舉足輕重的地位 , 形成與天然氣共為原料主體的格局。 合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ) , 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。各種氮肥生產(chǎn)是以合成氨為主要原料的，因此，合成氨工業(yè)的發(fā)展標(biāo)志著氮肥工業(yè)的水平。 參考文獻(xiàn) ............................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 循環(huán)壓縮機(jī)能量衡算 ............................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 液氨貯槽物料衡算 ................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 物料流程示意圖 ................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 目錄 中文摘要 ............................................................... 1 英文摘要 ............................................................... 2 1 引言 ................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 設(shè)計(jì)條件 ......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 液氨貯槽馳放氣和液相組成的計(jì)算 ................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 水冷卻器和氨分離器能量衡算 ....................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 致謝 ................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽?；适寝r(nóng)業(yè)的主要肥料，而其中的氮肥又是農(nóng)業(yè)上應(yīng)用最廣泛的一種化學(xué)肥料，其生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)裝 備水平、產(chǎn)品數(shù)量，都居于化肥工業(yè)之首，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。只有通過(guò)科技進(jìn)步對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率來(lái)實(shí)現(xiàn) , 這也是今后發(fā)展合成氨氮肥工業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)調(diào)整包括原料結(jié)構(gòu)、品質(zhì)構(gòu)調(diào)整。生產(chǎn)過(guò)程中不生成或很少生成副產(chǎn)物、廢物 , 實(shí)現(xiàn)或接近“零排放”的清潔生產(chǎn)技術(shù)將日趨成熟和不斷完善。故流程、設(shè)備都比較緊湊?？偟膩?lái)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。 (2)新鮮氮?dú)錃饨M成如下表： 組成 H2 N2 CH4 Ar 合計(jì) 摩爾分?jǐn)?shù) /% 100 (3)合成塔入口氣： 為 %，為 %。 物料流程 示意圖 流程簡(jiǎn)介：在油分離器出口的循環(huán)氣中補(bǔ)充從凈化工序送來(lái)的新鮮氮?dú)錃猓M(jìn)入冷交換器和氨冷器進(jìn)一步冷卻，使其中的氨氣絕大部分被冷凝分離出去。從整個(gè)系統(tǒng)而言，進(jìn)入系統(tǒng)的是新鮮氮?dú)錃?，離開(kāi)系統(tǒng)的是產(chǎn)品液氨、馳放氣、和空氣。 2 技術(shù)分析 ＋ ==NH3 Δ Hθ = kJ 對(duì)整個(gè)氣固相催化反應(yīng)過(guò)程，是表面反應(yīng)控制還是擴(kuò)散控制，取決于實(shí)際操作條件。由于近來(lái)低溫氨催化劑的出現(xiàn) , 可使合成壓力降低。為補(bǔ)償這一損失，流程中必須設(shè)置循環(huán)壓縮機(jī)。當(dāng)液氨在貯槽內(nèi)減壓后，溶解的氣體大部分釋放出來(lái)，通常成為“貯罐氣”。根據(jù)氣液平衡原理，以 1kmol進(jìn)口物料為計(jì)算基準(zhǔn)，即 F=1kmol。0(NH3） = 100﹪ =﹪ 入口液體中甲烷含量 m180。取過(guò)飽和度 10﹪ 故 V17NH3= ﹪ =﹪ 設(shè)熱氣出口氨體積為 a，則： a/(+a)= a= L17NH3=V14NH3a=== 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 冷交換器熱氣出口氣量及組分： 其中 NH3 V17NH3=V14NH3L17NH3== = kmol CH4 V17CH4= V14CH4 = H2 V17H2= V14H2 =1920203920m3 N2 V17N2= V14N2= 出口總氣量 V17=V14L17NH3=== kmol 出口氣體各組分： NH3 V17NH3／ V17=／ 100％ =％ CH4 V17CH4／ V17=／ 100％ =％ H2 V17H2／ V17=1920203920／ 100％ =％ N2 V17N2／ V17=／ 100％ = 氨冷器物料計(jì)算 進(jìn)器物料：氨冷器進(jìn)器物料等于冷交換器出器物料加上補(bǔ)充新鮮氣物料V1=866763900m3