【正文】 入口液體含量m0NH3m0CH4m0Arm0H2m0N2小計當(dāng)t=17℃，P=，計算得熱平衡常數(shù)：表412 各組分的平衡常數(shù)KNH3KCH4KArKH2KN2170540575620 根據(jù)氣液平衡L(i)=m(0i)/[1+(V/L)k(i)],設(shè)(V/L)=,代入上式得: 出口液體氨含量： LNH3=m0NH3/[(1+(V/L)kNH3] =(1+)= Kmol 出口液體甲烷含量：LCH4=m0CH4/[ 1+(V/L)kCH4] =(1+170)= Kmol 出口液體氬含量： LAr=m0Ar/[ 1+(V/L)kAr] =(1+540)= Kmol 出口液體氫氣含量：LH2=m0H2/[ 1+(V/L)kH2] =(1+575)= Kmol 出口液體氮氣含量：LN2=m0N2/[ 1+(V/L)kN2] =(1+620)= Kmol L(總)=,V==,(V/L) ＇=V/L=,誤差 =()/=％，假定正確。二、三、四層(觸媒)溫度，一路作為塔底副線調(diào)節(jié)一層溫度，另一路為二入主線氣體，通過下部換熱器管間與反應(yīng)后的熱氣體換熱、預(yù)熱后沿中心管進(jìn)入觸媒層頂端，經(jīng)過四層觸媒的反應(yīng)后進(jìn)入下部換熱器管內(nèi)，從二次出口出塔、出塔后進(jìn)入廢熱鍋爐進(jìn)口，在廢熱鍋爐中副產(chǎn)25MPa 蒸氣送去管網(wǎng)，從廢熱鍋爐出來后分成二股，一股進(jìn)入氣氣換熱器管內(nèi)與管間的冷氣體換熱，另一股氣體進(jìn)入鍋爐給水預(yù)熱器在管內(nèi)與管間的脫鹽，脫氧水換熱，換熱后與氣氣換熱器出口氣體會合，一起進(jìn)入水冷器。 一般中小氮肥廠多為32MPa , 大型廠壓力較低,為10～20MPa。反應(yīng)后的高溫氣體首先通過塔內(nèi)側(cè)換熱器預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，然后再通過塔外的換熱器預(yù)熱高壓鍋爐給水。在塔內(nèi)設(shè)置換熱器，用反應(yīng)后的高溫氣體預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，使其達(dá)到催化劑的活性溫度。在氨合成循環(huán)系統(tǒng)中，流程中各部位的惰性氣體含量是不同的，放空位置應(yīng)該選擇在惰性氣體含量最大而氨含量最小的地方，這樣放空的損失最小。在氨冷凝過程，部分氫氮氣及惰性氣體溶解在液氨中。(2)氣體的預(yù)熱和合成 壓縮后的氫氮混合氣需加熱到催化劑的起始活性溫度，才能送入催化劑層進(jìn)行氨合成反應(yīng)。在生產(chǎn)過程中有一系列化學(xué)反應(yīng)、傳熱、燃燒、分離等過程,溫度、壓力、濃度等因素都影響反應(yīng)的進(jìn)行,這些因素又受到設(shè)備質(zhì)量、水質(zhì)、煤質(zhì)、季節(jié)、氣候、操作水平、調(diào)度與管理的影響,這樣就形成了合成氨生產(chǎn)工藝過程、設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作管理與生產(chǎn)技術(shù)的復(fù)雜性。然后將所得的氣氨，從氫氮混合氣中經(jīng)冷卻冷凝成為液態(tài)氨分離出來。接觸液氨和高濃度氣氨，可使皮膚引起類似強(qiáng)堿的嚴(yán)重灼傷，出現(xiàn)紅斑、水泡，甚至因吸收水分，使皮膚脂肪皂化而壞死。它對人的眼睛和呼吸器官有較大的傷害作用。(2) 硫化物和碳氧化物含量無論那一種原料所得原料氣，都含有一定數(shù)量的硫化物。如果循環(huán)氣中惰性氣體含量一定，新鮮氣中惰性氣體含量增加，根據(jù)物料平衡關(guān)系，新鮮氣消耗隨之增大。最簡便的方法是將水電解，但此法由于電能消耗大、成本高而受到限制。由于操作壓力和溫度都比較低，故對設(shè)備要求低，容易管理，且催化劑的活性較高，這是此法的優(yōu)點。目前工業(yè)上很少采用此法生產(chǎn)。 氨的合成是合成氨生產(chǎn)的最后一道工序，其任務(wù)是將經(jīng)過精制的氫氮混合氣在催化劑的作用下多快好省地合成為氨。所以,合成氨工業(yè)是農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。2000 。氨也是重要的工業(yè)原料，廣泛用于制藥、煉油、純堿、合成纖維、合成樹脂、含氮無機(jī)鹽等工業(yè)部門。液氨或干燥的氣氨，對大部分物質(zhì)沒有腐蝕性，但在有水的條件下，對銅、銀、鋅等有腐蝕作用[3]。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，；。設(shè)計任務(wù)書是項目設(shè)計的目的和依據(jù)：產(chǎn)量：80 kt/a 液氨放空氣（惰性氣Ar +CH4 ）：17% 原料：新鮮補(bǔ)充氣N2 24%，H2 %，Ar %，CH4 % 合成塔進(jìn)出口氨濃度：%，% 放空氣:（惰性氣Ar +CH4 ）～17% 合成塔操作壓力 32 MPa （絕壓） 精練氣溫度 40℃ 水冷器出口氣體溫度 35 ℃ 循環(huán)機(jī)進(jìn)出口壓差 年工作日 310 d計算基準(zhǔn) 生產(chǎn)1t氨：年產(chǎn)8萬噸合成氨合成工段設(shè)計 設(shè)計具體內(nèi)容范圍及設(shè)計階段本次設(shè)計的內(nèi)容為合成氨合成工段的設(shè)計，具體包括以下幾個設(shè)計階段： 1. 進(jìn)行方案設(shè)計，確定生產(chǎn)方法和生產(chǎn)工藝流程。以Uhde公司的“雙壓法氨合成工藝”和Kellogg 公司的“基于釕基催化劑KAAP 工藝”,將會在氨合成工藝的大型化方面發(fā)揮重要的作用。寧夏大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計fdfsafh工藝設(shè)計姓 名： 王康洲 指導(dǎo)教師： 陳學(xué)文 院 系： 化工學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 提交日期： 目 錄中文摘要………………………………………………………………2外文摘要……………………………………………………………………………31．總論…………………………………………………………………………4 設(shè)計任務(wù)的依據(jù)………………………………………………………………4 概述…………………………………………………………………………… 設(shè)計題目…………………………………………………………7 設(shè)計具體類容范圍及設(shè)計階段………………………………………用途及市場需要…………………………………8………………………………………8………………………………………………………………………來源……………………………………8 ………………………………………8………………………………………8……………………………………………8 ………………………………………………………………8 ………………………………………………………………82．生產(chǎn)流程及生產(chǎn)方法的確定……………………………………………83．生產(chǎn)流程簡述…………………………………………………………………144．工藝計算……………………………………………………………………16 原始條件…………………………………………………………16 物料衡算…………………………………………………………16 合成塔物料衡算……………………………………………………18 ………………………………………………19 …………………………………………………19 …………………………………………………25 ………………………………………………………29 熱交換器熱量計算…………………………………………………35 水冷器熱量計算………………………………………………………36 氨分離器熱量核算……………………………………………………39 5. 主要設(shè)備選型…………………………………………………………………39 廢熱鍋爐設(shè)備工藝計算………………………………………………………40 計算條件…………………………………………………………………40 官內(nèi)給熱系數(shù)α計算……………………………………………………41 管內(nèi)給熱系數(shù)αi計算…………………………………………………42 總傳熱系數(shù)K 計算……………………………………………………43 平均傳熱溫差m Δt 計算………………………………………………44 傳熱面積…………………………………………………………………45 ……………………………………………………………466. 環(huán)境保護(hù)與安全措施……………………………………………………………47 ………………………………………………………………………48 化學(xué)沉淀—A/ O 工藝處理合成氨廢水………………………………49 合成氨尾氣的回…………………………………………………………50………………………………………………………………………51 防毒…………………………………………………………………52 防火……………………………………………………………………53 防爆……………………………………………………………………54 …………………………………………………………………55…………………………………………………………………56 ……………………………………………………………………57結(jié)束語……………………………………………………………………………40注釋………………………………………………………………………………40參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………42致謝…………………………………………………………………………………43附錄…………………………………………………………………………………43年產(chǎn)8萬噸合成氨合成工藝設(shè)計指導(dǎo)老師：詹益民（黃山學(xué)院化學(xué)系，黃山，安徽 245000）摘 要：介紹合成氨合成生產(chǎn)工藝流程，著重通過對此工藝流程的物料衡算，能量衡算確定主要設(shè)備選型。氨合成工藝單元主要以增加氨合成轉(zhuǎn)化率(提高氨凈值) ,降低合成壓力、減小合成回路壓降、合理利用能量為主，開發(fā)氣體分布更加均勻、阻力更小、結(jié)構(gòu)更加合理的合成塔及其內(nèi)件。 2. 進(jìn)行化工計算，包括物料衡算、能量衡算以及設(shè)備選型和計算。極易溶于水，常溫（20℃）常壓下，一個體積的水能溶解600個體積的氨；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，一個體積水能溶解1300個體積的氨氨的水溶液稱為氨水，呈強(qiáng)堿性。(2) 氨的用途氨是基本化工產(chǎn)品之一，用途很廣。將氨氧化可以制成硝酸，而硝酸又是生產(chǎn)炸藥、染料等產(chǎn)品的重要原料。%%。它的發(fā)展將對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。對于合成系統(tǒng)來說，液體氨即是它的產(chǎn)品。(2)中壓法操作壓力為20～60MPa，溫度450～550℃，其優(yōu)缺點介于高壓法與低壓法之間，目前此法技術(shù)比較成熟，經(jīng)濟(jì)性比較好。但此法所用催化劑對毒物很敏感，易中毒，使用壽命短，因此對原料氣的精制純度要求嚴(yán)格。現(xiàn)在工業(yè)上普遍采用以焦炭、煤、天然氣、重油等原料與水蒸汽作用的氣化方法。因此，循環(huán)氣中惰性氣體含量應(yīng)根據(jù)新鮮氣惰性氣體含量、操作壓力、催化劑活性等條件而定。雖然原料氣中硫化物含量不高，但對合成氨生產(chǎn)危害卻很大。氨中毒的癥狀首先是服粘膜和呼吸道粘膜受到刺激、胸感抑郁、胃痛、打噴嚏、流口水、周身有不舒服感。在正常生產(chǎn)過程中，有很少一部份氣態(tài)NH3無法回收，通過放空火炬燃燒掉就不會對環(huán)境造成影響。液氨由氨罐進(jìn)入氨冷器蒸發(fā)為氣氨，送碳化崗位制取碳酸氫銨；或送硝酸車間制取硝酸和硝銨；或送硫銨車間制取硫酸銨；或?qū)⒁喊彼湍蛩剀囬g制取尿素等。 氨合成過程的基本工藝步驟 實現(xiàn)氨合成的循環(huán)，必須包括如下幾個步驟[4]：氮氫原料氣的壓縮并補(bǔ)入循環(huán)系統(tǒng)；循環(huán)氣的預(yù)熱與氨的合成；氨的分離；熱能的回收利用；對未反應(yīng)氣體補(bǔ)充壓力并循環(huán)使用，排放部分循環(huán)氣以維持循環(huán)氣中惰性氣體的平衡等。在正常操作的情況下，加熱氣體的熱源主要是利用氨合成時放出的反應(yīng)熱，即在換熱器中反應(yīng)前的氫氮混合氣被反應(yīng)后的高溫氣體預(yù)熱到反應(yīng)溫度。當(dāng)液氨在貯槽內(nèi)減壓后，溶解的氣體大部分釋放出來，通常稱為“貯罐氣”。由此可見，放空的位置應(yīng)該在氨已大部分分離之后，而又在新鮮氣加入之前。這種方法簡單，但熱量回收不完全。此法的優(yōu)點是減少了塔內(nèi)換器的面積，從而減小了塔的體積，同時熱能回收完全。由于近來低溫氨催化劑的出現(xiàn), 可使合成壓力降低。在水冷器內(nèi)管被管外的循環(huán)水冷卻后出水冷器，進(jìn)入氨分離器，部分液氨被分離出來，氣體出氨分離器，進(jìn)入透平循環(huán)機(jī)入口，經(jīng)加壓后進(jìn)入循環(huán)氣濾油器出來后進(jìn)入冷交換器熱氣進(jìn)口。 出口液體組分含量： 出口液體氨含量： xNH3=LNH3/L=100％=％ 出口液體甲烷含量： xCH4=LCH4/L=100％=％ 出口液體氬含量： xAr=LAr/L=100％=％ 出口液體氫氣含量： xH2=LH2/L=100％=％ 出口液體氮氣含量： xN2=LN2/L=100％=％表413 液氨貯槽出口液氨組分（％）NH3CH4ArH2N2小計 出口弛放氣組分含量： 弛放氣氨含量： yNH3=(M0NH3LNH3)/V=()/100％=％ 弛放氣甲烷含量：yCH4=(M0CH4LCH4)/V=()/100％=％ 弛放氣氬含量： yAr=(M0 ArLAr)/V=()/100％=％ 弛放氣氫氣含量：yH2=(M0H2LH2)/V=()/100％=％ 弛放氣氮氣含量： yN2=(M0N2LN2)/V=()/100％=％表414 出口弛放氣組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計100 以液氨貯槽出口一噸純液氨為基準(zhǔn)折標(biāo)立方米計算液氨貯槽出口液體量 L(19)=1000(17)= 其中 NH3 L(19NH3)=L(19NH3)X(19NH3)=﹪= m３ CH