【正文】 Q61+Q 冷 Q62Q 液 = + = kJh1 ⒋ 氨分離器液氨帶入熱量 Q74等于液氨帶出熱量 Q75 Q74 = Q75 = Q63 = kJh1 ⒉ 由分離器帶出往去氫回收車間的熱量 Q72 Q72 = = 183(+35) = kJh1 ⒋ 液氨帶出熱量 Q63 查 35℃ 液氨比熱容 Cpl= kJh1) 支方 (kJK)1 Q51 = ℃ t9 = 2031(+25)= kJkg1 由熱平衡 △ Q = X(I2I1) X = △ Q/(I2I1) = () = kgh1) 由氣 —氣換熱器進(jìn)入合成塔氣體熱量 Q32 20760882 從合成塔出來的氣體帶出的熱量 Q31 39212809 由冷凝塔直接帶進(jìn)的熱量 Q33 10％合成塔的熱損失 補充氣 F2的熱量 Q34 小 計 H2與 N2合成放出的熱量 Q35 小 計 襄樊學(xué)院 2021屆學(xué)士學(xué)位設(shè)計 （ 論文 ） 報告紙 27 對廢鍋作熱量衡算 ⒈ 合成塔進(jìn)廢鍋氣體帶進(jìn)熱量 Q41 Q41 = Q31 = 39212809 kJmol1 3H2 + N2 —→ 2NH 3 kJ(molh1 ⒋ . 經(jīng)冷凝塔往合成塔氣體帶出的熱量 Q24 令 t = 25℃ ,(25℃ ) = kJ 假設(shè)冷凝塔出口的溫度為 t22=25 ℃ ,t16=47℃ ,t11=23 ℃ F16 = 928 kmol ⒍ 氨冷器冷凍量的計算： 襄樊學(xué)院 2021屆學(xué)士學(xué)位設(shè)計 （ 論文 ） 報告紙 23 氨冷器用 33 ℃ 的液氨為冷凝液，其流量為 F15，令其氣液混合溫度約為 1℃ ，則有： △ I△ NH3(1 ℃ )I△ NH3(33 ℃ ) = = kJK)1 Q12 = ,2 = = 18361253 kJ 進(jìn)氨冷器組分含兩部分， F1和 F5，即 F17=F1 + F5=2642 kmolh1 = Nm3h1 F1──進(jìn)入合成系統(tǒng)的新氣流量 Nm3h1。 氨的高壓混合氣，自氨冷器出來，進(jìn)入冷凝塔下部的氨 分離器，分離液氨 ,除氨后的混合氣，再經(jīng)過冷凝塔上部的熱交換器與循環(huán)機(jī)氣體換熱，二次出冷凝塔。冷凝溫度越低，分離效果越好，則進(jìn)塔氣體中氨含量也就越低。排放量多，可以使合成系統(tǒng)惰性氣體含量降低，氨的合成率提高。 合成塔進(jìn)口氣的組成 合成塔進(jìn)口氣體組成包括氫氮比、惰性氣體含量和塔進(jìn)口氨含量。目前，國內(nèi)一些小型合成氨廠合成壓力在 30 MPa 左右的，空間速度選擇在 2021~3000 每小時之間?？臻g速度增加，氣 體與催化劑接觸時間減少，反應(yīng)物來不及反應(yīng)就離開了反應(yīng)區(qū)域，因此將是合成塔出口氣體中氨含量降低，即氨凈值降低。在合成氨生產(chǎn)過程中，對應(yīng)于任意一個瞬時轉(zhuǎn)化率都存在一個最大的反應(yīng)速率的溫度，即最佳溫度。目前我國中小型合成氨廠合成操作壓力大多采用 20~32 MPa。所以，提高壓力對氨合成反應(yīng)的平衡和反應(yīng)速度都有利，在一定空速下，合成壓力越高，出口氨濃度越高， 氨凈值越襄樊學(xué)院 2021屆學(xué)士學(xué)位設(shè)計 （ 論文 ） 報告紙 13 高，合成塔的生產(chǎn)能力也越大。中壓法的優(yōu)缺點介于高壓法與低壓法中間，但從經(jīng)濟(jì)效果來看，設(shè)備投資費用和生產(chǎn)費用都比較低。該法的優(yōu)點是由于操作壓力和溫度較低，對設(shè)備、管道的材質(zhì)要求低生產(chǎn)容易 管理，但低壓法合成率不高，合成塔出口氣體中含氮約8％ ～ 10％，所以催化劑的生產(chǎn)能力比較低；同時由于壓力低必須將循環(huán)氣準(zhǔn)至20℃ 的低溫才能使氣體中的氨液化，分離比較完全，所以需要設(shè)置龐大的冷凍設(shè)備，使得流程復(fù)雜，且生產(chǎn)成本較高。 ⑵ 溫度低時，反應(yīng)有利于向氨合成的方向進(jìn)行，但反應(yīng)速度較慢，提高溫度不利于反應(yīng)平衡，但可以加快反應(yīng)速度，在實際操作中，溫度的選擇取決于觸媒的活性。 ③ 與其他產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)。內(nèi)技術(shù)進(jìn)行改造。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對氨的需要量日益增長，近 30 年 來合成氨工業(yè)發(fā)展很快。半水煤氣經(jīng)過燃燒室加熱蓄熱磚（此時不加助燃空氣），再依次經(jīng)過廢熱鍋爐、洗氣箱、洗氣塔送入氣柜。 半水煤氣：是混合煤氣中組成符合（ H2+CO） /N2=～ 的一個特例。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、水蒸氣或富養(yǎng)空氣 水蒸氣混合氣，經(jīng)過一系列反應(yīng)生成襄樊學(xué)院 2021屆學(xué)士學(xué)位設(shè)計 （ 論文 ） 報告紙 8 含有一氧化碳、二氧化碳、氫氣、氮氣、及甲烷等混合氣體的過程。 常壓下氣態(tài)氨需冷卻到 ℃ （沸點）才能液化。 氨在其他工業(yè)中的應(yīng)用也非常廣泛。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)化成人和動物所需的營養(yǎng)物質(zhì)。 編者 ****年 *月于 ***** 襄樊學(xué)院 2021屆學(xué)士學(xué)位設(shè)計 （ 論文 ） 報告紙 2 目 錄 第一章 總 論 ........................................................................................................................ 6 概述 ......................................................................................................................... 6 氨的性質(zhì) .................................................................................................................. 6 氨的物理性質(zhì) .................................................................................................. 6 氨的化學(xué)性質(zhì) .................................................................................................. 7 原料氣來源 ................................................................................................................. 7 文獻(xiàn)綜述 .................................................................................................................. 9 合成氨工業(yè)的發(fā)展 ........................................................................................... 9 合成氨工業(yè)的現(xiàn)狀 ........................................................................................... 9 合成氨工業(yè)的發(fā)展趨勢 ...................................................................................10 設(shè)計任務(wù)的項目來源 ................................................................................................10 第二章 流程方案的確定 ........................................................................................................ 11 生產(chǎn)原理 ................................................................................................................. 11 各生產(chǎn)方法及特點 ................................................................................................... 11 工藝流程的選擇 .......................................................................................................12 合成塔進(jìn)口氣的組成 ................................................................................................14 第三章 工藝流程簡述 ...........................................................................................................16 合成工段工藝流程簡述 ..............................................................................................16 工藝流程方框圖 ....................................................................................................17 第四章 工藝計算 ..................................................................................................................18 物料衡算 ...................................................................................................................18 新鮮氣流量的確定 ...........................................................................................18 計算反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率 x .........................................................................................19 熱量衡算 ...................................................................................................................20 計算依據(jù)： ......................................................................................................20 對氨冷器的熱量衡算 .........................................................................................20 對 冷凝塔作熱量衡算 .........................................................................................23 對合成塔作熱量衡算 .........................................................................................24 襄樊學(xué)院 2021屆學(xué)士學(xué)位設(shè)計 （ 論文 ） 報告紙 3 對廢鍋作熱量衡算 ...............................................