【正文】 方支方管內(nèi)熱氣代入量Q14管內(nèi)熱氣帶出熱Q17管外冷氣帶入量Q2 管內(nèi)液氨帶出熱Q17L 管內(nèi)液氨冷凝熱Q冷 管外液氨帶出熱Q16J管外液氨帶入熱Q2L管外冷氣帶出熱Q3 小計小計（11）冷交換器熱量負荷計算⊿Q放=（管內(nèi)熱氣帶入熱+管內(nèi)液氨冷凝熱）（管內(nèi)熱氣帶出熱+管內(nèi)液氨帶出熱）=+=（1）氣體帶入熱量由冷交換器熱量計算得 Q=（2）氣體中液氨帶入熱量由冷交換器熱量計算得 =（3）氨冷器中氣氨冷凝熱查10℃氣氨冷凝熱《小氮肥廠工藝設(shè)計手冊》INH3=，則氣氨冷凝熱（4）新鮮氣帶入熱量 Q1 T1=35℃，p=，然后用疊加的方法計算實際的混合熱容，Cp1= kJ/（kmol*℃）所以：新鮮氣帶入熱量Q1=V1Cp1t1 =kJ氨冷器收入總熱量 Q = ++Q冷+Q1 =+++ =（5）氨冷器入口混合氣溫度t18 計算有熱平衡Q18= 冷=V18Cp18t18+V18LCp18Lt18 = kJ所以：t18 = =查t14=20℃，p=：Cp176。所以5=4=（3） 氣體反應(yīng)熱R設(shè)合成塔二出溫度365 oC假定氣體在塔內(nèi)先溫升至出口溫度后再進行氨合成反應(yīng)。 P= Mp ,由于熱氣體在器內(nèi)接近氨飽和區(qū)，故先計算常壓下氣體組分比熱容，然后用壓力校正發(fā)計算實際比熱容。河南城建學院本科設(shè)計（論文） 氨合成塔催化劑層設(shè)計 第五章 氨合成塔催化劑層設(shè)計并流扁平管500氨合成塔，其催化劑筐尺寸如下：催化劑筐內(nèi)徑，mm 422。升氣管, mm ； 催化劑裝填量，m3 。本段冷管傳遞熱量為Q3= KkoFko(k,3 0,3)= (487300)= 105kJ/h由熱平衡公式（6413）知：由0,=3000C查C0,3=()KkoFko(k,3 0,3)=M0,3 p0,3(t0,3t0,2)Q3= M0,3 p0,3(t0,3t0,2), M0,3= Mk,o=t0,3t0,2== 0Ct0,3=t0,2+ 0C故假設(shè)t0,3=314 0C正確由于Q3=Q3 ，故單位長度上和冷管傳熱為Q3=Q3=kJ/()各段計算結(jié)果列表如下：段數(shù)n名稱12345678進口溫度 tk,n1 ,412447487487486480476473出口溫度 tk,n ,447487487486480476473473冷管進口溫度 To,n 1,286314336368409冷管出口溫度 To,n 314336368409415進口氨含量 ,%出口氨含量 ,%氨產(chǎn)量, kJ/()催化劑單位反應(yīng)熱 106 kJ/()。各參數(shù)見圖645c所示。電爐中心管，mm 1086。（5）熱交換器熱負荷=熱交換器熱量匯總表(kJ)收 方支 方冷氣帶入熱量6冷氣帶出熱量7熱氣帶入熱量9熱氣帶出熱量10小計小計由題意知，水冷器出口熱氣體溫度t11=35 oC,設(shè)氣體先冷卻至35 oC后，氨再冷凝。 ∴6= = （6）合成塔二出氣體帶出熱量8當t=365 oC P= 查≤小氮肥廠工藝設(shè)計手冊≥附圖151至1518的各組分氣體比熱容并計算得Cp8=(kmol. oC) ∴8= V8Cp8t8 = =(7)合成塔熱損失根據(jù)經(jīng)驗公式損=awFw(tw –tB),設(shè)塔壁溫度tw=80 oC，空氣溫度5 oC，塔外壁高 h′=15m ,外徑D= 。+⊿ Cp =（kmol*℃）由t1=21℃查《小氮肥廠工藝設(shè)計手冊》液氨的比熱容Cp18L = kJ/（kg*℃）代入上式t18 ===20℃與假設(shè)一致。+⊿ Cp =（kmol*℃） 熱氣體帶入熱量Q14=V14Cp14t14= =（4）冷氣體帶入熱量查t2=10℃，p=：Cp176。即V11 = V11出+L 11出=+=(標)出器物料：氣液混合物在器內(nèi)進行分離，分別得到氣體和液體。已知分離器入口混合物組分m（i）：合計查t=40℃，P=：KNH3KCH4KARKH2KN2設(shè)（V/L）=9代入（3）式中計算各組分溶解液量LNH3===LCH4===LAr===LH2===LN2=== 分離氣體量： V=1L=計算氣液比： ˊ==誤差==分離液組分含量液體中氨的含量： =液體中甲烷的含量： =液體中氬的含量： XAR==液體中氫的含量：=液體中氮的含量：=按分離器出口液體含量（%）NH3CH4ARH2N2合計100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：=按分離器出口氣體含量（%）CH4ARH2N2合計100 冷交換器氣液平衡計算 根據(jù)氣液平衡原理x（i）=y（i）/K(i)，由于冷交換器第二次出口氣體含量等于合成塔進口氣體含量，由合成塔入口氣體含量y（i）和操作條件下的分離溫度可查出K(i)，便可解出x（i）。河南城建學院本科設(shè)計（論文） 物料衡算 第三章 物料衡算 計算依據(jù)：（1） 產(chǎn)量：日產(chǎn)量prod=364t/d,（2） 催化劑用量： （3） 精煉氣成分組分H2N2CH4Ar合計摩爾分數(shù)100（4） 合成塔入口氨含量：NH3入=%合成塔出口氨含量：NH3出=%合成塔入口惰性氣體含量：AR +CH4=%（5） 合成塔操作壓力：32（6） 精煉氣溫度：40（7） 水冷器出口氣體溫度：35（8） 以下各項在計算中忽略不計:設(shè)備及管道造成的壓力降；設(shè)備及管道的冷熱量損失。⑶ 塔進口氨含量 進塔氣體中氨的含量，主要決定于氨分離時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?！?MPa，此時，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。 綜合以上各方面的考慮，空間速度的增加是有限度的。⑶ 空間速度 空間速度反映氣體與催化劑接觸時間的長短。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。要根據(jù)能量消耗、原料費用、設(shè)備投資等綜合技術(shù)經(jīng)濟效果來選擇操作壓力。壓力增加平衡常數(shù)增大，因而平衡氨含量也增大。⑶ 中壓法 操作壓力為20～35 MPa的稱為中壓法，操作溫度為450～550 ℃。也可用磁鐵礦作催化劑，操作溫度450～550 ℃。10河南城建學院本科設(shè)計（論文） 流程方案的確定 第二章 流程方案的確定氨是由氣態(tài)氮和氫在適宜溫度壓力,并有觸媒的作用下發(fā)生反應(yīng)的,其反應(yīng)式為： 3/2H2+1/2N2 NH3+ kJ此式為一不可逆，放熱，體積縮小的反應(yīng)，其反應(yīng)過程為： N2（擴散） 2N（吸附） 2NH（吸附） 2NH2（吸附）2NH3（附） 2NH3（擴散到氣相）氨合成的反應(yīng)特點：⑴ 反應(yīng)過程要在高壓下進行，壓力越高，越有利于氨的合成。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。但我國合成氨工業(yè)還不夠發(fā)達，比外國的氮肥企業(yè)還有些距離。下吹煤氣直接經(jīng)洗氣箱及洗氣塔送入氣柜。本設(shè)計采用半水煤氣，半水煤氣經(jīng)過凈化后得到純凈的氫氣，再配制適量的氮氣，成為合成氨的原料氣。這種生成的混合氣稱為煤氣。液氨為無色液體，氣化時吸收大量的熱。在石油煉制、橡膠工業(yè)、冶金工業(yè)和機械加工等部門以及輕工、食品、醫(yī)藥工業(yè)部門中，氨及其加工產(chǎn)品都是不可缺少的。把大氣中的游離氮固定下來并轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀恢参镂盏幕衔锏倪^程，稱為固定氮。河南城建學院本科設(shè)計（論文） 目錄 合成氨方案設(shè)計畢業(yè)論文目 錄設(shè)計說明 I設(shè)計符號說明 iii引 言 １第一章 總 論 2 氨的性質(zhì) 2 氨的物理性質(zhì) 2 氨的化學性質(zhì) 2 文獻綜述 3 合成氨工業(yè)的發(fā)展 3 合成氨工業(yè)的現(xiàn)狀 4 合成氨工業(yè)的發(fā)展趨勢 4第二章 流程方案的確定 6 6 各生產(chǎn)方法及特點 6 工藝流程的選擇 7 合成塔進口氣的組成 9第三章 物料衡算 11 計算依據(jù)： 11 計算物料點流程 11 物料計算 12 合成塔入口氣組分 12 合成塔出口氣組分 12 合成率： 13 氨分離器氣液平衡計算 14 冷交換器氣液平衡計算 17 液氨儲槽氣液平衡計算 18 液氨儲槽物料計算 21 合成塔物料計算 24 水冷器物料計算 24 氨分離器物料計算 25 冷交換器物料計算 25 26 氨貯槽物料計算 29第四章 熱量衡算 32 冷交換器熱量計算 32 34 36 38 40 41 43 45第五章 氨合成塔催化劑層設(shè)計 46 46 47 52設(shè)計結(jié)果 54參考文獻 56附 錄 ５７致 謝 ５８iv河南城建學院本科設(shè)計（論文） 設(shè)計符號說明 設(shè)計符號說明符 號 名 稱 單 位N NH3 合成塔中生成氨的氣體摩爾流量 kmol / hN0 出合成塔氣體摩爾流量 kmol / hy NH3 O 出合成塔氣體中氨含量 %y NH3 I 進合成塔氣體中氨含量 %Δy NH3 氨凈值 %V補 新鮮補充氣體量 (標) V放 放空氣量 (標) V弛 弛放氣量 (標) y8i 出合成塔某氣體組分的含量 %L19i 液氨儲槽出口某組分液體量 (標) V20i 液氨儲槽出口某組分弛放氣量 (標) L21i 液氨儲槽入口液體某組分量 %V5i 入合成塔某組分氣量