【正文】 ................... 58 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《化工設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 1 計(jì)算條件 ..................................................................................................................... 58 管內(nèi)給熱系數(shù)的計(jì)算 ................................................................................................. 59 管外給熱系數(shù) ............................................................................................................. 61 總傳熱系數(shù) ................................................................................................................. 65 傳熱面積核算 ............................................................................................................. 65 水冷器設(shè)備工藝計(jì)算： ..................................................................................................... 66 計(jì)算條件 ..................................................................................................................... 66 管內(nèi)給熱系數(shù)的計(jì)算 ................................................................................................. 66 管外給熱系數(shù) ............................................................................................................. 68 傳熱溫差 ..................................................................................................................... 69 傳熱總系數(shù) K ............................................................................................................. 69 氨冷器設(shè)備工藝計(jì)算 : ......................................................................................................... 70 計(jì)算條件 ..................................................................................................................... 70 管內(nèi)給熱系數(shù)的計(jì)算 ................................................................................................. 70 傳熱總系數(shù) K ............................................................................................................. 74 傳熱溫差 ..................................................................................................................... 74 傳熱面積 ..................................................................................................................... 74 第六章 車間布置 ............................................................................................................................... 77 第七章“三廢”治理及綜合利用 ....................................................................................................... 78 “三廢”的產(chǎn)生及污染 ........................................................................................................ 78 廢氣污染危害 .............................................................................................................. 78 廢水污染危害 .............................................................................................................. 79 工業(yè)廢渣對環(huán)境的污染 .............................................................................................. 79 “三廢 ”治理原則 ................................................................................................................ 80 致謝 ....................................................................................................................................................... 81 參考文獻(xiàn)： ........................................................................................................................................... 82 附錄： ................................................................................................................................................... 83 物料衡算匯總表 ........................................................................................................................... 83 熱量計(jì)算點(diǎn)圖 ............................................................................................................................... 87 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《化工設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 1 摘要 合成氨生產(chǎn)任務(wù)設(shè)計(jì)決定了生產(chǎn)合成氨的規(guī)模、設(shè)備的要求以及工藝流程的狀況。大氣中存在有大量的氮，在空氣中氨占 78％（體積分?jǐn)?shù)）以上，它是以游離狀態(tài)存在的。由氨制成的硝酸，是各種炸藥和基本原料，如三硝基申苯，硝化甘油以及其它各種炸藥。氨水在溶解時(shí)放出大量熱。 100℃ ， MPa 下，爆炸 極 限為 %～ %(NH3)。 水煤氣：以水蒸氣（或水蒸氣與氧的混合氣）為汽化劑制取的煤氣。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。二是企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，產(chǎn)業(yè)集中度低，技術(shù)水平不高。 到 2020 年，力爭組建 50 家大型企業(yè)集團(tuán)，大型氮肥廠合成氨平均規(guī)模達(dá) 40 萬噸 /年以上，中型氮肥廠平均規(guī)模達(dá) 20 萬噸 /年以上。 ⑷ 混合氣中氫、氮含量越高越有利于反應(yīng)，因此，氣體中惰性氣體含量越少越好。高壓法的優(yōu)點(diǎn)是，氨合成的效率高，合成氨出口氣體中含氨達(dá) 25％～ 30％，催化劑的生產(chǎn)能力較大。世界 上合成氨總的發(fā)展趨勢多采用中壓法，其壓力范圍多數(shù)為 30～ 35 MPa。主要能量消耗包括原料氣壓縮功、循環(huán)氣壓縮功和氨分離的冷凍功。實(shí)際生產(chǎn)中還要考慮反應(yīng)速率的要求。 反應(yīng)溫度的控制還與催化劑的使用時(shí)間有關(guān)。但空間速度增大，將使系統(tǒng)阻力增加，壓縮循環(huán)氣功耗增加，分離氨所需的冷凍量也增大，因此冷凍功耗增加。 從氫氮混合氣體中分離氨的方法大致有兩種：水吸收法、冷凝法。在實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)塔氣體的氫氮比控制在 ~ 比較適宜。操作壓力比較高，及催化劑活性比較好時(shí)，惰性氣體的含量可以高一些。 進(jìn)口氨含量還與合成操作壓力和冷凝溫度有關(guān)。 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 25℃后出冷交換器。 ○ 3 放空氣位置設(shè)在惰性氣體含量最高，氨含量較低處以減少氨和原料氣損失。 ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?3 333 35 , 3 8 ,8 , 5 ,1y 1 0 . 0 2 5 0 . 1 6 5 0 . 0 9 3 7 6% 1 0 0 % 5 7 . 5 5 4 %0 . 1 6 5 0 . 0 2 5 1 0 . 0 9 3 7 6y1N H N H NHN H N H NHyyGyy? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? 分分水冷后分離液氨占總量的 % ，冷交分離液氨占總量的 % 。 0 .9 1 7 3 9 1 1 .1 0 50 .0 8 2 6 1VL?? ?????? 39。 為降低惰性氣體含量，保持循環(huán)系統(tǒng)中一定量的惰性氣體，循環(huán)氣岀氨分離器后部分放空，然后進(jìn)循環(huán)機(jī)增壓后送往油分離器，從而完成一個(gè)循環(huán)。 本設(shè)計(jì)中 塔進(jìn)口氨含量控制 為 % 。 (3) 塔進(jìn)口氨含量 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《化工設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 9 進(jìn)塔氣體中氨的含量，主要決定于氨分離時(shí)的冷凝溫度和分離效率。 惰性氣體來源于新鮮氣，隨著合成反應(yīng)的進(jìn)行，它們不參與反應(yīng)而在系統(tǒng)中積累，這樣合成系統(tǒng)中惰性氣體越來越多，為了提高氨的合成率，必須不斷在循環(huán)氣中將它們排放出去。貯槽壓力一般為 ～ MPa，此時(shí)，冷 凝過程中溶解在液氨中的氫、氮及惰性氣體大部分可減壓釋放出來 ，即弛放氣 。 綜合以上各方面的考慮，空間速度的增加是有限度的。 (3) 空間速度 空間速度反映氣體與催化劑接觸時(shí)間 的長短。反應(yīng)溫度不能低于活性溫度，在活性 溫度范圍內(nèi)選用較低溫度，也有利于延長催化劑的使用壽命。所以要根據(jù)能量消耗、原料費(fèi)用、設(shè)備投資等綜合 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果來選擇操作壓力。 (1) 最適宜的操作壓力 氨合成反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，提高壓力有利于反應(yīng)平衡向右移動。高壓法管理比較復(fù)雜，特別是由于合成率高，催化劑層內(nèi)的反應(yīng)熱不易排除而使催化劑長期處于高溫下操作，容易失去活性。采用活性強(qiáng)的亞鐵氰化 物作催化劑，但它對毒物很敏感，所以對氣體中的雜質(zhì)（ CO、 CO2）要求十分嚴(yán)格。 希望通過此次課程設(shè)計(jì)讓學(xué)生可以較好地把理論學(xué)習(xí)中的分散知識點(diǎn)和實(shí)際生產(chǎn)操作有機(jī)結(jié)合起來，得到較為合理的設(shè)計(jì)成果，達(dá)到課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練的目的，提高學(xué)生分析和解決化工實(shí)際問題的能力。 ② 節(jié)能和降耗。而我國氮肥原料以煤為主，天然氣僅占 20%，我國氮肥行業(yè)急需解決采用成熟的粉煤氣化技術(shù)，以本地粉煤代替無煙塊煤。 本設(shè)計(jì)采用半水煤氣，半水煤氣經(jīng)過凈化后得到純凈的氫氣，再配制適量的氮?dú)?，成為合成氨的原料?，其中含有氮?dú)?、氫氣、以及惰性氣體甲烷和氬 。在氣化過程中所使用的空氣、水蒸氣或富 氧 空氣 水蒸氣混合氣等稱為汽化劑。液氨為 無色液體，氣化時(shí)吸收大量的熱。例如制冷、空調(diào)、食品冷藏系統(tǒng)大多數(shù)