【正文】 向玫瑰圖，下方 繪 有明細(xì)表等。雖說釕系催化劑的成本要比鐵系催化劑要高很多，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，還是選擇釕系催化劑。出口氣經(jīng)冷卻送到二氧化碳脫除工藝 ， 二氧化碳可以用已經(jīng)商業(yè)化的工藝除去。經(jīng)過凈化的氣體壓縮到合成回路的壓力 ， 進(jìn)入內(nèi)冷、熱壁、徑向合成塔進(jìn)行反應(yīng) ， 合成塔的第 1床用傳統(tǒng)的催化劑 ， 其余三床用釕催化劑。VV( ) ( ) 4 .5 0 0 4 .4 8 9LL 1 0 0 % 0 .2 4 4 %V4 .5 0 0()L? ?? ? ? ?誤 差 假定正確。? ?導(dǎo) 熱 系 數(shù) / ( 20 K J m h C)? ? 給 熱 系 數(shù) / ( 。 由前面計(jì)算數(shù)據(jù)列入下表 表 411 衡算表 名稱 NH3 Ar H2 N2 氣量 3m( )標(biāo) 補(bǔ)充氣 V補(bǔ) 回收氣 V回 弛放氣 液氨 入塔氣 V入 出塔氣 V出 根據(jù)物料平衡和元素組分平衡求 V補(bǔ) ， V回 ， V入 ， V出 。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 4 合成工段的 工藝 計(jì)算及設(shè)備選型 合成工段設(shè)計(jì)要求 年工作日： 330天； 系統(tǒng)工作壓力： 練氣組成（％）： H2 ， N2 ， 合成塔進(jìn)氣（％）： NH3 ， Ar 16 合成塔出氣（ %）： NH3 21 合成工段物料衡算圖 1——新鮮氣； 14——弛放氣； 16， 17， 19——液氨；其余各點(diǎn)為循環(huán)氣 合成工段的工藝計(jì)算 年產(chǎn) 20萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 11 物料衡算 （ 1）合成塔計(jì)算 ① 合成塔入口氣組成： 入塔氨含量：36NHy =％； 入塔氫含量：2Hy =()x100％ =％； 入塔氬含量： 6Ary =16％； 入塔氮含量：2Ny=()x100％ =％。膨脹機(jī)流出物在換熱器底部進(jìn)一步冷卻并部分冷凝后進(jìn)入精餾塔。一部分烴類在自熱式轉(zhuǎn)化爐中燃燒 ,釋放的熱供 KRES裝置中剩余的烴類蒸 汽 轉(zhuǎn)化的需要。 在合成工段起決定作用的是催化劑，催化劑的選擇將決定整個(gè)合成工段設(shè)計(jì)。這樣，可使場(chǎng)區(qū)空氣得以凈化，噪音減小，美化和改善了環(huán)境的衛(wèi)生條件，使本廠的小環(huán)境﹑小氣候得以明顯改善。 D 水處理車間：靠近負(fù)荷中心，處理每日生產(chǎn)車間所需的工業(yè)用水，并提供部分生活用水。 （ 7） 近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展相結(jié)合，主要生產(chǎn)車間留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地，輕化工工廠變化較快，綜合利用較廣，加工深度較深，大多數(shù)工藝流 程更新快，這要求在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)留有較大的預(yù)留地，以滿足工廠發(fā)展變化的需要。 總平面布置 總平面布置的基本原則 （ 1） 總平面布置首先必須滿足生產(chǎn)要求，以最大限度的保證生產(chǎn)作業(yè)線的連接、短捷、方便，從 原料進(jìn)廠到成品出廠，整個(gè)流程必須符合生產(chǎn)工藝要求，力求做到流程線路暢通、連續(xù)、短捷、避免交叉進(jìn)行 ， 使 各種物料的輸送距離 為最小。近些年來我國(guó)對(duì)化肥工業(yè)的重視，使合成氨工業(yè)有了較快的發(fā)展， 1982 年達(dá)到 萬噸，成為世界產(chǎn)量最高的國(guó)家之一。 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 20萬噸 合成氨廠 的工藝設(shè)計(jì)， 但由于合成氨的 整個(gè) 生產(chǎn)工藝較長(zhǎng)，細(xì)節(jié)問題較多，鑒于設(shè)計(jì)時(shí)間的緊迫，本設(shè)計(jì) 主要 對(duì)合成氨的主要工段 ——合成工段 進(jìn)行了工藝計(jì)算、設(shè)備選型，并繪制了全廠平面布置圖、 合成氨工藝流程示意圖、合成工段帶控制點(diǎn)工藝流程圖、合成工段物料流程圖、合成 車間的立面圖和平面圖。目前我國(guó)合成氨工業(yè)主要朝著降低能耗、降低投資、改善環(huán)保條件、開發(fā)新原料和裝置的超大型化發(fā)展。 年產(chǎn) 20萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 3 2 工程設(shè)計(jì)條件與總平面布置 工程設(shè)計(jì)條件 原材料及輔助物料的資源條件 本設(shè)計(jì)中主要原料是天然氣，而廠址將選在天然氣豐富的四川地區(qū)，因此原料的來源將是極為方便。對(duì)易燃易爆的各類儲(chǔ)罐和 有 危險(xiǎn)性的庫房（油庫、危險(xiǎn)品庫），應(yīng)力求遠(yuǎn)離火源和人員往來集中地，一般應(yīng)布置在廠區(qū)邊緣，主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向以及地勢(shì)較低的地段。 （ 2） 輔助車間布置：以生產(chǎn)車間為中心，根據(jù)總平 面布置原則，綜合各種因素對(duì)各個(gè)輔助車間布置如下： A 維修車間：遠(yuǎn)離廠區(qū)前，降低噪音污染，在主力生產(chǎn)車間附近，便于設(shè)備維修。 （ 6） 綠化和美化區(qū)：本廠的綠化包括生產(chǎn)區(qū)﹑福利區(qū)的綠化帶。 本圖采用 1： 500的比例。 工作制度 法定假日和星期假日采用輪換倒班制度，連續(xù)工作制 (四班三運(yùn)轉(zhuǎn) )： 工作日 =365—設(shè)備維修日 =365－ 35 =330(天 ) 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 產(chǎn)品 的主要技術(shù)規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn) 表 31 液氨產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 序號(hào) 名稱 規(guī)格 國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn) 備注 等級(jí) 組分 含量 1 液氨 一級(jí)品 氨 ＞ GB35665 水和油 ＜ 2 液氨 二級(jí)品 氨 ＞ GB35665 水和油 ＜ 表 32 氨水產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 序號(hào) 名稱 規(guī)格 標(biāo)準(zhǔn) 備注 等級(jí) 組分 含量 1 農(nóng)業(yè)用氨水 一級(jí)品 氨 ＞ 20 部標(biāo) HGI8864 二級(jí)品 氨 ＞ 18 三級(jí)品 氨 ＞ 15 2 工業(yè)用氨水 一級(jí)品 氨 ＞ 25 部標(biāo) HGI8864 殘?jiān)? ＜ 二級(jí)品 氨 ＞ 20 殘?jiān)? ＜ 三級(jí)品 氨 ＞ 20 殘?jiān)? ＜ 工藝流程敘述 原料氣（天然氣）經(jīng)預(yù)熱、脫硫后，分成兩股，它們與蒸汽混合、再預(yù)熱后分別送到轉(zhuǎn)化換熱器（ KRES）和絕熱自熱式轉(zhuǎn)化爐（ ATR）。進(jìn)一步的凈化包括甲烷化、急冷和干燥。合成塔出口氣的熱量回收產(chǎn)高壓蒸 汽，熱回收后的氣體中的氨使用組合式換熱器和冰機(jī)冷凝成為氨產(chǎn)品。 分離液體組分含量 液體中氨含量 33 0 . 1 8 1 4 3 1 0 0 % 9 9 . 5 8 8 %0 . 1 8 2 1 8NHNH Lx L? ? ? ? 液體中氬含量 0. 00 02 1 10 0% 0. 11 5%0. 18 21 8ArAr Lx L? ? ? ? 液體中氫含量 22 0 . 0 0 0 3 9 1 0 0 % 0 . 2 1 4 %0 . 1 8 2 1 8HH Lx L? ? ? ? 液體中氮含量 年產(chǎn) 20萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 15 22 0 . 0 0 0 1 5 1 0 0 % 0 . 0 8 3 %0 . 1 8 2 1 8NN Lx L? ? ? ? 氨分離器出口液體含量（ %） 表 45 氨分離器出口液體含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計(jì) 分離氣體組分含量 ： 氣體氨含量 333 0 . 2 1 0 . 1 8 1 4 3 1 0 0 % 3 . 4 9 3 %0 . 8 1 7 8 2N H N HNH mLy V? ?? ? ? ? 氣體氬含量 0. 18 88 8 0. 00 02 1 10 0% 23 .0 70 %0. 81 78 2A r A rAr mLy V? ?? ? ? ? 氣體氫含量 222 0 . 4 1 6 4 8 0 . 0 0 0 3 9 1 0 0 % 5 0 . 8 7 8 %0 . 8 1 7 8 2HHH mLy V? ?? ? ? ? 氣體氮含量 222 0 . 1 8 4 6 4 0 . 0 0 0 1 5 1 0 0 % 2 2 . 5 5 9 %0 . 8 1 7 8 2NNN mLy V? ?? ? ? ? 氨分離器出口氣體含量（ %） 表 46 氨分離器出口氣體含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計(jì) （ 3） 液氨儲(chǔ)罐氣液平衡計(jì)算 液氨儲(chǔ)罐入口液體含量（ %） 表 47 液氨儲(chǔ)罐入口液體含量（ %） 3NHm Arm 2Hm 2Nm 小計(jì) 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 查得 t=17℃ P= 表 48 平衡常數(shù) KNH3 KAr KH2 KN2 540 575 620 根據(jù)氣液平衡原理 以液氨儲(chǔ)罐入口 1Kmol液氨為計(jì)算基準(zhǔn) 設(shè) ( ) ? 代入上式得 3330 . 9 9 5 8 8 0 . 9 9 0 8 41 0 . 0 0 8 5 0 . 5 9 81 ( )NHNH NHmL K m o lV KL? ? ???? 0 .0 0 1 1 5 0 .0 0 0 2 11 0 .0 0 8 5 5 4 01 ( )ArArArmL Km o lVKL? ? ???? 2220 . 0 0 0 2 1 4 0 . 0 0 0 3 61 0 . 0 0 8 5 5 7 51 ( )HH HmL K m o lV KL? ? ???? 2220 . 0 0 0 8 3 0 . 0 0 0 1 31 0 . 0 0 8 5 6 2 01 ( )NN NmL K m o lV KL? ? ???? 出口液體總量 3 2 2NH A r H NL L L L L? ? ? ? =+++ = 放出氣體總量 m(i)L(i)= V1+ ( )K (i)L年產(chǎn) 20萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 17 1 1 0 . 9 9 1 5 4 0 . 0 0 8 4 6V L K m o l? ? ? ? ? 計(jì)算氣液比 39。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 式中各物性數(shù)據(jù)均取平均溫度 45 2 29 8t 37 5 C2??? 1）壓縮系數(shù) 查各氣體臨界常數(shù) 如下表 表 417 臨界常數(shù) 3NH Ar 2H 2N iy ciTK， 151 ciP MPa， c m i c iT y T0 .2 1 4 0 5 .6 0 .1 8 8 8 8 1 5 1 0 .4 1 6 4 8 3 3 .3 0 .1 8 4 6 4 1 2 6 .21 5 0 .8 7 K?? ? ? ? ? ? ? ??? c m i c iP y P0 . 2 1 1 1 . 3 9 5 0 . 1 8 8 8 8 4 . 8 6 2 + 0 . 4 1 6 4 8 1 . 2 9 6 + 0 . 1 84 6 4 3 . 3 9 3= 4 . 4 7 8 M Pa?? ? ? ? ? ?? 對(duì)比壓力 r cmP 9 .3 2P 2 .0 81P 4 .4 78? ? ? 對(duì)比溫度 r cmT 3 7 5 + 2 7 3T 4 .2 9 5T 1 5 0 .8 7? ? ? 由 rP =， rT = Z= 2）混合氣體分子量 iiM = y M0 . 2 1 1 7 0 . 1 8 8 8 8 4 0 0 . 4 1 6 4 8 2 0 . 1 8 4 6 4 2 81 7 . 1 2 8? ? ? ? ? ? ? ??? 3）氣體比熱容 pC pC 3 2 .0 8 3 K J /K m o l C? 4）導(dǎo)熱系數(shù) 年產(chǎn) 20萬噸合 成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 33 含氨混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，用氨的對(duì)比導(dǎo)熱系數(shù)圖進(jìn)行計(jì)算 表 418 導(dǎo)熱系數(shù) 3NH Ar 2H 2N iy ciTK， ci K J/ m h C)? ， ( ciP MPa， c m i c iT y T0 . 2 1 4 0 5 . 5 0 . 1 8 8 8 8 1 5 1 . 2 0 . 4 1 6 4 8 3 3 . 3 0 . 1 8 4 6 4 1 2 6 . 21 5 0 . 8 9 K?? ? ? ? ? ? ? ???， ， c m i c iP y P0 . 2 1 1 8 . 0 3 0 . 1 8 8 8 8 4 . 8 6 2 + 0 . 4 1 6 4 8 1 . 5 6 8 + 0 . 1 8 4 6 4 3 . 3 9 3= 5 . 9 8 4 M Pa?? ? ? ? ? ??， ， c m i c iy0 .21 0 .66 96 0 .18 888 0 .10 68 0 .41 648 0 .36 87 0 .18464 0 .12 8660 .33 81K J/ m h C)???? ? ? ? ? ? ? ???， ，( 求假對(duì)比參數(shù) ,r ,cm,r ,cmP 9 .3 2P 1 .5 59P 5 .9 8T 37 5+2 73T 4 .2 95T 15 0. 89? ? ?? ? ? 由 ,rP ， ,rT 查得 r ??