【正文】 （ 9） 采取各種措施，提高建筑系數(shù)和場地利用稀疏。 陜西科技大學畢業(yè)設(shè)計 4 （ 2） 要能夠充分結(jié)合場地優(yōu)勢、地位、地貌等有利條件，因地制宜，緊湊布置，節(jié)約土地，少占良田，少拆房屋，提高土地利用率。 我國 合成氨 需求現(xiàn)狀 及設(shè)計規(guī)模 我國合成氨主要是作為中間產(chǎn)品加工成尿素、硝銨、碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、磷酸一銨、磷酸二銨和硝酸磷肥等化學肥料 ； 此外 合成氨 還大量用以生產(chǎn)硝酸、純堿、丙烯 腈 、己內(nèi)酰胺和甲胺等化工產(chǎn)品。 它 主要用于制造 氮肥 和復合肥料，氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的 12％。硝酸、各種含氮的無機鹽及有機中 間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料 ； 液氨常用作制冷劑。隨著這些化工產(chǎn)品需求的快速增長，工業(yè)用氨的消費比例不斷增長，其增長速度高于化學肥 料對合成氨需求的增速。 （ 3） 大多數(shù)廠房，特別是主要生產(chǎn)車間的布置，應考慮到日照方位和主導風向，保證自然通風，廠前區(qū)和防污染的車間放在 上風向，產(chǎn)生粉塵、煙、熱等的車間及易燃庫布置在下風向。建筑系數(shù)一般為 25%～ 40%，場地利用系數(shù)一般為 50%～ 60%，這是總平面設(shè)計的主要技術(shù)經(jīng)濟指標。這樣有利于原料或產(chǎn)品的進廠和出廠，且有利于火災發(fā)生時，消防車的順利到達出事地點。原料﹑半成品和成品形成整個順序，盡量保證流水作業(yè)，避免逆行和交叉； B 鍋爐房﹑水泵房﹑配電站等輔助車間盡量靠近其主要部門，以縮短期間距離，節(jié)省投資； C 由前區(qū)到生產(chǎn)區(qū)主要干道，應避免與主要運輸?shù)缆方徊妫? D 盡量使大多數(shù)廠房向陽﹑背風﹑避免瓦斯等，盡可能使各廠區(qū)有條件采用自然采光和自然通風等； 陜西科技大學畢業(yè)設(shè)計 6 E 按防火規(guī)范的要求，保證建筑物之間的距離，符合規(guī)定； F 根據(jù)衛(wèi)生規(guī)范的要求 ，保證廠區(qū)內(nèi)衛(wèi)生符合規(guī)定； G 根據(jù)環(huán)境發(fā)展的要求，生產(chǎn)區(qū)設(shè)在有廢渣處理系統(tǒng)﹑廢水處理系統(tǒng)﹑廢氣處理系統(tǒng)等設(shè)施 ； H 考慮工廠今后的發(fā)展，在廠區(qū)留有建筑余地； I 盡量做到以生產(chǎn)區(qū)為軸線，再考慮輔助車間﹑行政樓和道路的安排。另外，釕系催化劑的活性也比鐵系催化劑有了很大的提高。 KRES流出物溫度為 645℃ ， 經(jīng)蒸 汽 發(fā)生器冷卻到 370℃后流到高、低變爐。合成氣也 由凈化器進氣預熱。 0 .8 1 7 8 2( ) ( ) 4 .4 8 90 .1 8 2 1 8VVLL? ? ? 39。 （ 1） 廢熱鍋爐 Ⅰ 設(shè)備工藝計算 ① 計算條件 1）選臥式 U型換熱管 2）管尺寸 24 ?? d 0 .0 2 4 m d 0 .0 1 5 m d 0 .0 1 9 5 m? ? ?外 內(nèi) 3）熱負荷 Q=17 95 15 0. 07 6KJ? 4）產(chǎn)量 3w= / h 5）氣體壓力 P= 6）氣體入口溫度 t 452C?入 7）氣體出口溫度 t 298 C?出 8）軟水入口溫度 t 30C?水 9）副產(chǎn)蒸汽壓力 P= 10）蒸汽飽和溫度 t C?蒸 11）進氣量 3V =1 869 62. 897 m ( / h標 ） 12）進水量 w = g/ h ② 管內(nèi)給熱系數(shù) 0? 的計算 0 .8 0 .4000 .0 2 3 R e Prd?? ? ? ? 式中： K J m h C ) 。 循環(huán)回路中氫平衡 2 2 3 323322H H N H N HHV y V y V y V y V y L? ? ? ? ?回 回 弛 弛 回 回 弛 弛補 補 氨 （ 1） 循環(huán)回路中氮平衡 2 2 3 321 1 12 2 2N N N H N HNV y V y V y V y V y L? ? ? ? ?回 回 弛 弛 回 回 弛 弛補 補 氨 （ 2） 循環(huán)回路中惰性氣體平衡 rrAAV y V y V y??r 回 回 弛 弛補 A 補 0 .0 0 2 5 0 .2 0 1 1 7 0 .1 1 1 1 1V V V??回 弛補 80 .4 68 49 8. 12 8VV??回補 （ 3） 陜西科技大學畢業(yè)設(shè)計 20 循環(huán)回路中氨平衡 33 3 3NHNH NH NHV y V y V y V y L? ? ? ?入 入出 出 回 回 弛 弛 氨 0 .2 1 0 .0 2 5 0 .1 5 8 5 5 1 1 .2 0 8 0 .5 9 5 7 4 1 3 1 8 .5 8 3 0 .9 9929V V V? ? ? ? ? ?入出 回 55 132 V V? ? ?入出 回 （ 4） 循環(huán)回路中總物料平衡 V V V V L V V V? ? ? ? ? ? ? ? ?入 出 回 弛 出 回補 氨 補 （ 5） 將（ 1）式（ 2）式聯(lián)立 2 2 3 2 2 322( ) ( 2 ) ( 2 ) 2H N NH H N NHHNV y y V y y y V y y y L? ? ? ? ? ? ? ?回 回 回 回 弛 弛 弛 弛補 補 補 氨 97 5 57 38 26 51 .93 3VV??回補 59 78 26 58 .57 9VV??回補 （ 6） 將（ 3）式（ 6）式聯(lián)立求解 V回 = 3m( )標 代入（ 6）式得 V補 = 3m( )標 聯(lián)立（ 4）式和（ 5）式 0 . 2 1 0 . 0 2 5 0 . 1 5 8 5 5 1 3 2 4 . 3 2 41 3 2 9 . 7 9 1V V VV V V V? ? ???????? ? ? ???入出 回入 出 回補 將 V回 ， V補 代入上式得 V 0 .119V 632 6 .820??入出 V V 132 ??入 出 解得： 3V 8688 .439m ( )?入 標 年產(chǎn) 20 萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計 21 3V 7360 .744m ( )?出 標 合成塔物料計算 : 入塔物料： 36V 8688 .439m ( )? 標 其中： 3NH 3 36 N HV 86 88 .4 39 2 .5 % 21 7 .2 11 m ( )? ? ? 標 Ar 36A rV 86 88 .4 39 16 % 13 90 .1 50 m ( )? ? ? 標 2H 2 36HV 86 88 .4 39 58 .2 14 % 50 57 .8 88 m ( )? ? ? 標 2N 2 36NV 86 88 .4 39 23 .2 86 % 20 23 .1 90 m ( )? ? ? 標 出塔物料： 37V 7360 .744 m ( )? 標 其中： 3NH 3 37 N HV 73 60 .7 44 21 % 15 45 .7 56 m ( )? ? ? 標 Ar 37A rV 73 60 .7 44 18 .8 88 % 13 90 .2 97 m ( )? ? ? 標 2H 2 37HV 73 60 .7 44 41 .6 48 % 30 65 .6 03 m ( )? ? ? 標 2N 2 37NV 73 60 .7 44 18 .4 64 % 13 59 .0 88 m ( )? ? ? 標 合成塔生成氨含量： 3 3 3 3N H 7 N H 6 N HV V V 1 5 4 5 .7 5 6 2 1 7 .2 1 1 1 3 2 8 .5 4 5 m ( ) 1 0 0 8 .2 7 1 K g? ? ? ? ? ? ?標 （ 6） 物料計算匯總表 表 412 物料計算匯總 （ 1） 補充新鮮氣 % 3 3m ( )/ tNH標 3m( )/h標 Kmol/h 3NH —— —— —— —— 陜西科技大學畢業(yè)設(shè)計 22 Ar 2H 2N ∑ （ 2）（ 15）組合深冷器出口氣體 % 3 3m ( )/ tNH標 3m( )/h標 Kmol/h 3NH Ar 2H 2N ∑ （ 3）（ 4）（ 5）（ 6）合成塔入口氣體 % 3 3m ( )/ tNH標 3m( )/h標 Kmol/h 3NH Ar 2H 2N ∑ （ 7）（ 8）（ 9）（ 10）（ 11）合成塔出口氣體 % 3 3m ( )/ tNH標 3m( )/h標 Kmol/h 3NH Ar 2H 年產(chǎn) 20 萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計 23 2N ∑ （ 12）（ 13）氨分離器進口（氣體） % 3 3m ( )/ tNH標 3m( )/h標 Kmol/h 3NH Ar 2H 2N ∑ （ 12）（ 16）（ 17）氨分離器進口（液體） % 3 3m ( )/ tNH標 3m( )/h標 Kmol/h 3NH Ar 2H 2N ∑ （ 14）回收氣 % 3 3m ( )/ tNH標 3m( )/h標 Kmol/h 3NH Ar 2H 2N ∑ 陜西科技大學畢業(yè)設(shè)計 24 （ 18）弛放氣 % 3 3m ( )/ tNH標 3m( )/h標 Kmol/h 3NH Ar 2H 2N ∑ （ 19）液氨 % 3 3m ( )/ tNH標 3m( )/h標 Kmol/h 3NH Ar 2H 2N ∑ 熱量衡算 （ 1） 廢熱鍋爐 Ⅰ 熱量計算 ① 管內(nèi)熱氣體帶入熱量 7Q 7t 452 C? 。 表 41 入塔氣組分含量（％） NH3 Ar H2 N2 小計 ② 合成塔出氣 組成 ： 以 1000kmol 入塔氣作為基準求出塔氣組分 由下式計算塔內(nèi)生成氨含量： 33336 7 N H 6 N HNH7 N HN ( y y ) 1 ( 0 . 2 1 0 . 0 2 5 )N 0 . 1 5 2 8 9 K m o l1 y 1 0 . 2 1? ?? ? ??? 出塔氣量 =入塔氣量 —生成氨含量 == 出塔氨含量： 37NHy=％ 出塔氬 含量： 67 Ar 6Ar7NyyN??=1/16%=% 出塔氫含量： 陜西科技大學畢業(yè)設(shè)計 12 2326 6 H N H7H73N y N2y 100 %N??? =（ ） /100% =% 出塔氮含量： 28Ny ( 1 0. 21 0. 18 88 8 0. 41 64 8 ) 10 0% 18 .4 64 %? ? ? ? ? ? 表 42 出塔氣體組分含量（％） NH3 Ar H2 N2 小計 ③ 合成率： 33NH6 6 N H 62N 100%N (1 y )Ary????合 成 率 =［ 1()］ x100％ =％ （ 2） 氨分離器氣液平衡計算 設(shè) 氨分離器進口氣液混合物 F，進口物料組分 m（ i）；分離 氣相 組分 y（ i），氣量 V；分離液相組分 x（ i），液量 L；其中進口物料組分 m（ i）等于合成塔出口氣體組分，根據(jù)氣液平衡原理，以 1Kmol 進口物料為計算基準，即 F=1Kmol。進入精餾塔的全部甲烷、約60%的氬和多余的氮都作為廢物除去。 年產(chǎn) 20 萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計 9 965℃ 的 ATR 流出物進入 KRES 的殼側(cè) ,剩余的原料氣和蒸 汽 進入 KRES 的管側(cè)。目前國內(nèi)大多數(shù)采用的是鐵系催化劑，雖說這種催化劑的研究已達到了國際的領(lǐng)先水平，但仍不能使合成氨的生產(chǎn)真正的做到 “低溫、低壓 ”下生產(chǎn)； 因此，本設(shè)計中所采用的催化劑為釕系催化劑 。注： 為了不妨 礙管道的布置及消防的要求，各生產(chǎn)工段的周圍不設(shè)綠化帶。 （ 3） 運輸設(shè)備布置：車庫油庫均布置在主干道邊緣，道路設(shè)計為主力干道，寬 10米，行道每邊各 1米，車間引道 4米，這樣有利于消防和道路的改 造。 （ 8） 為 保證 平面圖具有建筑藝術(shù)性，廠房形狀要規(guī)則簡單， 使 道路徑直，廠房中心線保持垂直或平行。同時，應將水電汽等公用工程耗量大的車間，盡量集中布置， 以 形成負荷中心與供應來源靠近， 使 各種公用系統(tǒng)介質(zhì)的工程管線減少和輸送距離最短，達到節(jié)約能源。但與國外相比，合成氨工業(yè)存在著生產(chǎn)規(guī)模不合理、