【正文】 hNH3CH4ArH2N2∑100100（16）冷交換器出口（液體）（17）冷交換器熱氣出口(氣體)m3/t NH3m3/hkmol/hm3/t NH3m3/hkmol/hNH3CH4ArH2N2∑100100（17）冷交換器熱氣出口液體（18）氨冷器進(jìn)口氣體m3/t NH3m3/hkmol/hm3/t NH3m3/hkmol/hNH3CH4ArH2N2∑100100（18）氨冷器進(jìn)口液體（19）液氨貯槽出口液體m3/t NH3m3/hkmol/hm3/t NH3m3/hkmol/hNH3100CH4ArH2N2∑100100（20）弛放氣（21）液氨貯槽進(jìn)口液體m3/t NH3m3/hkmol/hm3/t NH3m3/hkmol/hNH3CH4ArH2N2∑100100（1）補(bǔ)充新鮮氣（2）氨冷器出口液體m3/t NH3m3/hkmol/hm3/t NH3m3/hkmol/hNH3C。團(tuán)隊(duì)的配合也尤為重要，每個(gè)人都要認(rèn)真做好分配的任務(wù)并為團(tuán)隊(duì)成員提供最優(yōu)的答案，為整個(gè)團(tuán)隊(duì)順利完成工作提供保障。(4)廢水。(3)對(duì)大氣的污染 工業(yè)廢渣在堆放過(guò)程中，在溫度、水分的作用下，某些有機(jī)物質(zhì)發(fā)生分解，產(chǎn)生有害的氣體，造成對(duì)大氣的污染。(2)對(duì)環(huán)境衛(wèi)生的影響 工業(yè)廢水基本都含有懸浮物。大氣污染造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)、林木衰敗。急性一般出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)及其附近地區(qū)。但是，工業(yè)污染的治理遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，到目前為止，工業(yè)污染的治理率還很低，工業(yè)廢水治理率僅20％，工業(yè)廢氣治理率為56％，工業(yè)廢渣治理率為50％。其具體內(nèi)容包括：、橫跨、高跨、露天跨建筑面積上的安排；；。三段絕熱冷激—間接換熱式內(nèi)件流程如圖51所示。 , , 查 《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附圖411液氮的比熱容 代入上式 與假設(shè)一致。即 進(jìn)器物料：水冷器進(jìn)氣物料等于熱交換器出口物料，即 出器物料：在水冷器中部分氣氨被冷凝；由氨分離器氣液平衡計(jì)算得氣液比 ，,有如下方程: 將 代入 得: 出口氣體組分由得:其中， NH3 CH4 Ar H2 N2 出口液體各組分由 得其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 進(jìn)器物料：氨分離器進(jìn)器總物料等于水冷器出口氣液混合物總物料即　出器物料：氣液混合物在器內(nèi)進(jìn)行分離，分別得到氣體和液體出器氣體，出器液體氨分離器出口氣體放空 其中， NH3 CH4 Ar H2 N2 進(jìn)器物料：進(jìn)器物料等于氨分離器出口氣體物料減去放空氣量其中， NH3 CH4 Ar H2 N2 出器物料（熱氣）：設(shè)熱氣出口溫度17℃（由熱量計(jì)算核定）查 ,氣相中平衡氨含量，計(jì)算熱氣出口冷凝液氨時(shí)，忽略溶解在液氨中的氣體。 工藝流程方框圖合成塔水冷器熱交換器廢熱鍋爐油分離器冷交換器循環(huán)機(jī)新鮮氣放空液氨儲(chǔ)槽氨冷器氨分離塔馳放氣圖31合成氨工藝流程方框圖第四章 工藝計(jì)算 物料衡算 1. 年產(chǎn)20萬(wàn)噸液氨,設(shè)計(jì)裕度及液氨損失均不計(jì) 2. 精煉氣組成（%）：如下表 表411精煉氣組成（mol％）組 成N2H2CH4Ar 合 計(jì)mol％ 100 3. 合成塔入口氨含量（mol％）： 合成塔出口氨含量（mol％）： 合成塔入口惰性氣體含量（mol％）： 4. 合成塔操作壓力: 32MPa(絕壓) 5. 精煉氣溫度：35℃ 6. 水冷器出口溫度：35℃ 7. 循環(huán)機(jī)進(jìn)出口壓差： 8. 年工作日：330天 9. 產(chǎn)量： NH3/h 10. 計(jì)算基準(zhǔn)：生產(chǎn)1噸液氨1 2 3 4 5精煉氣 6 7 8 9 10 11 12 14 17 18合成氣；13放空氣 20弛放氣 圖411 計(jì)算物料點(diǎn)流程圖合成塔氨分離塔水冷器氨冷器熱交換器液氨儲(chǔ)槽廢熱鍋爐放空油分離器新鮮氣冷交換器循環(huán)機(jī)液氨儲(chǔ)槽氨冷器氨分離塔循環(huán)機(jī)314571614122115201918172910116813根據(jù)計(jì)算依據(jù)有入塔氨含量：入塔甲烷含量：入塔氬含量：入塔氫含量：入塔氮含量：表412 入塔氣組分含量（%）NH3CH4ArH2N2小計(jì)100以 入塔氣作為基準(zhǔn)求出塔氣組分，由下式計(jì)算塔內(nèi)生成氨含量：出塔氣量: 出塔氨含量： 出塔甲烷含量：出塔氬含量： 出塔氫含量： 出塔氮含量： 表413 出塔氣體組分含量（%）NH3CH4ArH2N2小計(jì)100 已知氨分離器入口混合物組分表414 氨分離器入口混合物組分小計(jì)1查 ，各組分平衡常數(shù)：表415 平衡常數(shù)表設(shè)時(shí)，代入計(jì)算各組分溶解液量:分離液體量：分離氣體量：計(jì)算氣液比：結(jié)果合理從而可計(jì)算出液體中各組分含量：液體中氨含量：液體中氬含量：液體中甲烷含量： 液體中氫含量：液體中氮含量：表416 氨分離器出口液體含量（%）NH3CH4ArH2N2小計(jì)分離氣體組分含量：氣體氨含量 氣體甲烷含量 氣體氬含量 氣體氫含量 氣體氮含量 表417 氨分離器出口氣體含量（%）NH3CH4ArH2N2小計(jì)100根據(jù)氣液平衡原理，由于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，由合成塔入口氣體含量和操作條件下的分離溫度可查出，便可解出。反應(yīng)換熱后溫度降為140~160℃，氨含量13%的反應(yīng)氣體出合成塔進(jìn)入水冷器，氣體經(jīng)水冷器冷卻至常溫，其中部分氣氨被冷凝，液氨在氨分離器中分出。對(duì)于壓力在15 MPa的合成氨廠，%左右。在生產(chǎn)中，%~%之間，并控制循環(huán)氣中惰性氣體的體積分?jǐn)?shù)在10%~15%之間。無(wú)論從化學(xué)平衡還是動(dòng)力學(xué)角度分析，他們都是有弊無(wú)利的，導(dǎo)致氨的生產(chǎn)率下降。液氨在氨分離器中與循環(huán)氣體分開(kāi)，減壓送入貯槽。此外，空間速度增大，使出塔氣體中氨的百分含量降低，為了使氨從混合氣中冷凝分離出來(lái)，必須降低出塔氣體溫度，這樣就要消耗更多的冷凍量，導(dǎo)致冷凍功耗增加。催化劑使用到末期，活性因衰老而減弱，應(yīng)再適當(dāng)提高溫度。合成氨生產(chǎn)所用的催化劑活性溫度在400~500 ℃。同時(shí)，高壓下反應(yīng)溫度一般較高，催化劑使用壽命也比較短，操作管理比較困難。決定生產(chǎn)條件最主要的因素有操作壓力、反應(yīng)溫度、空間速度和氣體組成等。合成塔需用高鎳優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，即使這樣，也會(huì)產(chǎn)生破裂。(1) 低壓法 操作壓力低于20 MPa的稱低壓。 設(shè)計(jì)任務(wù)的項(xiàng)目來(lái)源本課題是指導(dǎo)老師提高畢業(yè)生設(shè)計(jì)能力而選定的。煤的儲(chǔ)量約為石油、天然氣總和的10倍，自從70年代中東石油漲價(jià)后,從煤制氨路線重新受到重視,但因以天然氣為原料的合成氨裝置投資低、能耗低、成本低的緣故,預(yù)計(jì)到20世紀(jì)末,世界大多數(shù)合成氨廠仍將以氣體燃料為主要原料。國(guó)際上以天然氣為原料的氮肥占85%。可用蒸氣與適量的空氣或蒸氣與適量的富養(yǎng)空氣為汽化劑制得，也可用水煤氣與吹風(fēng)混合配制。氫氣是從半水煤氣中提取的，以煤為原料，在一定的高溫條件下通入空氣、水蒸氣或富氧空氣水蒸氣混合氣，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)生成含有一氧化碳、二氧化碳、氫氣、氮?dú)?、及甲烷等混合氣體的過(guò)程。 ℃（沸點(diǎn)）才能液化。氨在其他工業(yè)中的應(yīng)用也非常廣泛。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。但是，如此豐富的氮，通常狀況下不能為生物直接吸收，只有將空氣中的游離氮轉(zhuǎn)化為化合物狀態(tài)，才能被植物吸收，然后再轉(zhuǎn)化成人和動(dòng)物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。硝酸銨既是優(yōu)良的化肥，又是安全炸藥，在礦山開(kāi)發(fā)等基本建設(shè)中廣泛應(yīng)用。氨水中的氨極易揮發(fā)。氮?dú)庵饕菑目諝庵刑崛?。半水煤氣：是混合煤氣中組成符合（H2+CO）/N2=～。我國(guó)合成氨工業(yè)存在一些特殊問(wèn)題，一是氮肥資源緊張。合成氨工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì): ①原料路線的變化方向。同時(shí)，調(diào)整企業(yè)結(jié)構(gòu)，減少基礎(chǔ)肥料生產(chǎn)廠數(shù)量，提高單套裝置的規(guī)模，使合成氨工業(yè)朝現(xiàn)代化又邁進(jìn)一步。目前氨合成的方法，由于采用的壓力、溫度和催化劑種類的不同，一般可分為低壓法、中壓法和高壓法三種。從而簡(jiǎn)化了流程；設(shè)備和流程比較低緊湊，設(shè)備規(guī)格小，投資少，但由于在高壓高溫下操作，對(duì)設(shè)備和管道的材質(zhì)要求比較高。 工藝流程的選擇合成氨的生產(chǎn)工藝條件必須滿足產(chǎn)量高，消耗低，工藝流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便及安全可靠等要求。但是壓力高時(shí)，對(duì)設(shè)備的材料和制造的要求均高。而催化劑必須在一定的溫度范圍內(nèi)才具有活性，所以氨合成反應(yīng)溫度必須維持在催化劑的活性范圍內(nèi)。在中期活性降低，操作溫度應(yīng)比初期適當(dāng)提高8~10 ℃。但在一定限度內(nèi)，其他條件不變，增加空間速度，合成氨產(chǎn)量增加，單位時(shí)間所得的總反應(yīng)熱增多，通過(guò)水冷器和氨冷器的氣體流量增大，需要移走的熱量增多，導(dǎo)致冷凝器的冷卻面積要相應(yīng)增大，否則就不能將高流速氣體中的氨冷凝下來(lái)。一般含氨混合氣體的冷凝分離是經(jīng)水冷卻器和氨冷囂二步實(shí)現(xiàn)的。惰性氣體不參與反應(yīng)，也不毒害催化劑，但由于他們的存在會(huì)降低氫氮比的分壓。由于原料氣的制備與凈化方法不同，新鮮氣體中惰性氣體的含量也不同。綜合考慮的結(jié)果，一般中小型合成氨廠當(dāng)操作壓力在30 MPa左右時(shí)，%~%之間。%。新鮮氣和循環(huán)氣中油、水及雜質(zhì)可通過(guò)氨冷器低溫液氨洗滌后除去。 入塔物料： 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 合成塔一出，二進(jìn)物料，熱交換器冷氣進(jìn)出物料等于合成塔入塔物料即　　 出塔物料　 NH3 CH4 Ar H2 N2 合成塔生成氨含量：廢熱鍋爐進(jìn)出口物料，熱交換器進(jìn)出口物料等于合成塔出塔物料。 （2）冷氣進(jìn)口溫度，為保證合成塔入口氨含量在,出氨冷器的氣體的氨含量必須等于或小于，設(shè)過(guò)飽和度為,則，該冷凝溫度下的平衡氨含量為： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖931平衡氨含量為；時(shí)，冷激溫度 ,故冷氣進(jìn)口溫度等于（3）熱氣體帶入熱量，熱氣體在器內(nèi)處于氨飽和區(qū)，計(jì)算氣體比熱容時(shí)先求常壓下氣體比熱容，然后用壓力校正的方法計(jì)算實(shí)際的氣體比熱容：查,時(shí)的各組分比熱容并計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表111，各物質(zhì)的臨界溫度和壓力并計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表159 由壓力校正法：熱氣體帶入熱量：(4) 冷氣體帶入熱量：查,時(shí)各組分比熱容并計(jì)算得： ,查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表1519 由壓力校正法：冷氣體帶入熱量：(5) 氨冷凝熱：設(shè)熱氣出口溫度為，熱氣體在器內(nèi)由冷卻到然后進(jìn)行氨冷凝，查氨冷凝熱 液氨冷凝放出熱量，(6) 液氨帶入熱量：查10℃時(shí)液氨比熱容　 液氨帶入熱量　　(7) 熱氣體帶出熱量：查,時(shí)的各組分比熱容并計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表158 由壓力校正