【正文】 與假定第一段常數(shù)A3相符，故假定溫度求tk,3=487℃正確本段單位長度反應(yīng)熱 Q3=⊿I3/⊿L3 =()y0,3= （y186。NH3,2/（1+ y186。NH3,3)=⊿M3/ V03+ y186。NH3,1= (1/rNH3)1 =()/m3(1/rNH3)平1=[(1/rNH3)0 +(1/rNH3)1]/2=()/m3A1,1 = (1/rNH3)平1 x(y186。NH3,0）由公式y(tǒng)186。NH3,0為扣除了惰性氣體的第n段催化劑進(jìn)出計(jì)算氨含量，（1/rNH3)平n為第n段進(jìn)出口反應(yīng)速度倒數(shù)：令氣體第一段焓升（反應(yīng)熱）⊿I1⊿I1=Mk,0 C平pk,1 (tk,1 tk,0)=⊿M1 x⊿HT1∴⊿M1 = Mk,0 C平pk,1 (tk,1 tk,0)/⊿HT1=(447412)/54340= Kmol/h⊿I1=⊿M1x⊿HT1==： 由公式y(tǒng)186。pm +⊿Cpm=+=℃t10=Q10/( V10Cp10) =℃誤差 =（）/﹪=﹪假設(shè)值與實(shí)際值基本相符計(jì)算有效（5）熱交換器熱負(fù)荷⊿Q=Q7Q6=Q10Q9==熱交換器熱量匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）冷氣帶入熱量 Q6冷氣帶入熱量 Q7熱氣帶入熱量 Q9熱氣帶出熱量 Q10小 計(jì)小 計(jì)：由題意知水冷器出口溫度t11=35℃，設(shè)氣體先冷卻至35℃后氨再冷凝（1）熱氣帶入熱量 Q10 由熱交換器熱平衡計(jì)算 Q10=（2）氨冷凝熱 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》1011得：氨冷凝熱I=（3）熱氣體帶出熱量 Q11t11=35℃ P= 由于氣體在氨飽和區(qū)，故先計(jì)算常壓下氣體組分比熱容然后用壓力校正法計(jì)算實(shí)際比熱容 Ｃp= C186。ⅡL=Q16=（6） 液氨蒸發(fā)吸熱 Q吸=Q入（Q180。pm=Tcm=++++=Pcm=+++ + = atmTrm= T/Tc= (17+)/=,Prm=P/Pc=()=查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊》附表158 ⊿Cpm=由壓力校正法：Ｃp= C186。 V入= m3：入塔物料：Ｖ5= m3NH3 V5NH3= x ﹪=CH4 V5CH4= x ﹪=Ar V5Ar= x ﹪=H2 V5H2= x ﹪=N2 V5N2= x ﹪=合成塔一出，二進(jìn)物料，熱交換器，冷氣進(jìn)出物料等于合成塔入塔物料即　?。?=V6=V7= m3出塔物料　　 V8=NH3 V8NH3= x ﹪=CH4 V8CH4= x ﹪=Ar V8Ar= x ﹪=H2 V8H2= x ﹪=N2 V8N2= x ﹪=合成塔生成氨含量：⊿VNH3=V8NH3V5NH3== m3=沸熱鍋爐進(jìn)出口物料，熱交換器進(jìn)出口物料等于合成塔出塔物料。(0CH4)= ﹪=﹪入口液體中氬含量 m180。這次設(shè)計(jì)的順利完成還得益于翁賢芬老師和其他老師、同學(xué)的大力支持，在此一并感謝。換熱產(chǎn)生蒸汽后進(jìn)入循環(huán)器加熱器一次出塔氣體至160℃，本身溫度降至112℃左右進(jìn)水冷器被冷卻產(chǎn)生部分液氨，溫度降至35℃，混合氣液進(jìn)氨分離器，分離液氨，分離的液氨去液氨罐貯存，出氨分離器的氣體則部分放空，放空氣去氫回收裝置，放空后的循環(huán)氣經(jīng)冷交換器降溫至17℃與新鮮氣混合，繼續(xù)下一循環(huán)。放空點(diǎn)設(shè)置在冷交換器和氨分離器之間，氨分后有效氣體濃度較低，惰性氣體含量較高，有利于降低新鮮氣單耗。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目 年產(chǎn)15萬噸液氨合成工段工藝設(shè)計(jì)系 別 材料與化學(xué)工程系專業(yè)班級(jí) 無機(jī)化工九八級(jí)一班學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 二零零二年六月三日目 錄第一部分 說明書3第一章 概 述3第二章 原材料及產(chǎn)品主要技術(shù)規(guī)格4第三章 危險(xiǎn)性物料主要物性表5第四章 生產(chǎn)原理及流程簡述5第五章 主要設(shè)備的選擇與計(jì)算5第六章 原材料及動(dòng)力消耗6第七章 生產(chǎn)分析及三廢排量7第八章 存在問題及建議7第九章 主要參考書目7第十章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書8第二部分 物料衡算和熱量衡算8第三部分 設(shè)備的選型與計(jì)算27第四部分 帶主要控制點(diǎn)的工藝流程圖46第一部分 說明書第一章 概 述11工段的概況及特點(diǎn)：1．設(shè)計(jì)依據(jù)：本設(shè)計(jì)按照材化系下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行編制，參照鴻鵠化工總廠的現(xiàn)場生產(chǎn)，以及中國五環(huán)化學(xué)工程總公司（原化工部第四設(shè)計(jì)院），和石油化工部化工設(shè)計(jì)院的有關(guān)資料設(shè)計(jì)而成。（6）新型設(shè)備的使用：①離心式循環(huán)壓縮機(jī)離心式循環(huán)壓縮機(jī)用于合成工段，能避免油污滲入循環(huán)氣，提高合成氣質(zhì)量，從而可不設(shè)油分離器降低能耗，對于本工段選用冷激式內(nèi)件，要求合成氣質(zhì)量較高，無油壓縮機(jī)更為合適，離心式循環(huán)壓縮機(jī)還具有運(yùn)行時(shí)間長的特點(diǎn)，經(jīng)江蘇宜興化肥廠資料表明，無油壓縮機(jī)與注油壓縮機(jī)相比較平均使用壽命可延長十倍。液氨產(chǎn)品易蒸發(fā)，有強(qiáng)烈刺激性氣味，對人的消化系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)都造成傷害，與空氣混合后遇火會(huì)爆炸，應(yīng)密閉貯存，管道輸送，盡可能避免泄漏。第九章 主要參考書目《物理化學(xué)（上、下）》天津大學(xué)物理化學(xué)教研室編，高等教育出版社出版，1993年6月第三版《化工工藝設(shè)計(jì)手冊（上、下）》國家醫(yī)藥管理局編，化學(xué)工業(yè)出版社，1986年6月第一版《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊（上、下）》，梅安華主編，化學(xué)工業(yè)出版社《化工工藝設(shè)計(jì)技術(shù)概論》，揚(yáng)國榮編《小氮肥》，19982000年各期《化工設(shè)計(jì)通訊》，19901995年各期《化工計(jì)算》，葛家華編《化工原理（上、下）》，天津大學(xué)化工原理教研室主編《合成氨》，陳五平主編《化工熱力學(xué)》，張聯(lián)科編《氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》，石油化學(xué)工業(yè)部化工設(shè)計(jì)院編，石油化學(xué)工業(yè)出版社出版第十章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)要求： 年工作日：330天；系統(tǒng)工作壓力：15MPa 精練氣組成（％）：H2 ,N2 ,CH4 , 合成塔進(jìn)氣（％）：NH3 ,CH4+Ar 15。(0Ar)= ﹪=﹪入口液體中氫氣含量 m180。即V8=V9=V10= m3：進(jìn)器物料：水冷器進(jìn)氣物料等于熱交換器出口物料，即 V10入= m3出器物料：在水冷器中部分氣氨被冷凝；由氨分離器氣液平衡計(jì)算得氣液比 (V/L)=,有如下方程:V11出/L11出=(V/L)=┉┉┉┉┉┉①V11出+L11出=L10入=┉┉┉┉┉┉②將 V11出=②得:L11出= m3 V11出= m3出口氣體組分由V11i=V11出y11i得:其中， NH3 V11NH3= x ﹪=CH4 V11CH4= x ﹪=Ar V11Ar= x ﹪=H2 V11H2= x ﹪=N2 V11N2= x ﹪=出口液體各組分由L11i=V8iV11i其中， NH3 L11NH3==CH4 L11CH4==Ar L11Ar==H2 L11H2==N2 L11N2==：進(jìn)器物料：氨分離器進(jìn)器總物料等于水冷器出口氣液混合物總物料即　V11=V11出+L11出=+= m3出器物料：氣液混合物在器內(nèi)進(jìn)行分離，分別得到氣體和液體出器氣體V12＝V11出＝ m3，出器液體L15＝L11出＝ m3氨分離器出口氣體放空V13= m3其中， NH3 V13NH3= x ﹪=CH4 V13CH4= x ﹪=Ar V13Ar= x ﹪=H2 V13H2= x ﹪=N2 V13N2= x ﹪=：進(jìn)器物料：進(jìn)器物料等于氨分離器出口氣體物料減去放空氣量V14=V12V13== m3其中， NH3 V14NH3= x ﹪=CH4 V14CH4= x ﹪=Ar V14Ar= ﹪=H2 V14H2= x ﹪=N2 V14N2= ﹪=出器物料（熱氣）：設(shè)熱氣出口溫度17℃ 查 t=17℃,P= NH3=﹪，計(jì)算熱氣出口冷凝液氨時(shí)，忽略溶解在液氨中的氣體。pm +⊿Cpm=+=熱氣體帶出熱量：Ｑ17=V17Cp17t17=(8) 熱氣體中液氨帶出熱量：查17℃時(shí)液氨比熱容　 CpL=℃液氨帶入熱量　　Q71= V17LCp17Lt17=(9) 冷氣體帶入熱量：Q16=Q2L=(10) 冷氣體帶出熱量：Q3=Q14+Q2+Q冷+Q2LQ17Q17LQ2L=+()++()()=∵t3=Q3/(V3Cp3)=( Cp3)=設(shè)　t3=22℃查P=：Cp3= KJ/Kmol. ℃t3=≈22℃冷交換器熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）管內(nèi)熱氣體帶入熱量 Ｑ14管內(nèi)熱氣體帶出熱量Ｑ17管外冷氣體帶入熱量 Ｑ2管內(nèi)液氨帶出熱量Ｑ17L管內(nèi)液氨冷凝熱 Ｑ冷管外液氨帶出熱量Ｑ16管外液氨散熱?。?L管外冷氣帶出熱量Ｑ3小 計(jì)小 計(jì)(11) 冷交換器熱量負(fù)荷計(jì)算：⊿Ｑ放＝（管內(nèi)熱氣體帶入熱量+管內(nèi)液氨冷凝熱）（管內(nèi)熱氣體帶出熱量+管內(nèi)液氨帶出熱量）＝+＝：Ⅰ熱量計(jì)算： （1）氣體帶入熱量 Q17由冷交換器熱量計(jì)算得 Q17=（2）氣體中液氨帶入熱量 Q17L由冷交換器熱量計(jì)算得 Q17=（3）氨冷器Ⅰ中氣氨冷凝熱查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》在0 ℃, INH3=QⅠ冷=LNH3x17xINH3/=（4）新鮮氣帶入熱量 QⅠt1=35 ℃,P= 查壓力下各組分氣體比熱容然后用疊加的方法計(jì)算得實(shí)際氣體混合熱容 Cp1==℃.QⅠ=V1Cp1t1=()=氨冷器Ⅰ收入總熱量 Q= Q17+ Q17L + QⅠ冷+ QⅠ =+++ =（5）氨冷器Ⅰ入口混合物溫度t18計(jì)算由熱平衡 Q18=冷=V18Cp18t18+ V18LCp18Lt18=t18=( Q18/ V18)/( Cp18+V18LCp18L/ V18)=[()/]/( Cp18+)=( Cp18+)設(shè)t18=20℃，P= ⊿Cpm=Ｃp18= C186。Ⅱ+ Q180。pm +⊿Cpm=+=℃熱氣帶出熱量 Q11=V11Cp11t11=(4)液氨帶出熱量 查35℃液氨比熱容 CpL= KJ/KgQ液=V11LxxCplxt11==(5)冷水量計(jì)算設(shè)需冷水量W 冷卻上水 ta=30℃ 冷卻下水tb=38℃ 冷卻水比熱容 CpL= KJ/Kg則 冷卻水吸收熱量為⊿Q=Q吸Q支=（Q10+Q冷）（Q11+Q液）=+=⊿Q=WCp(tbta)x1000∴ W=(3830)=冷卻上水帶入熱量：Q上水==冷卻下水帶入熱量：Q下水=⊿Q+ Q上水=+=水冷器熱量匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）熱氣帶入熱量 Q10熱氣帶出熱量 Q11氨冷凝熱量 Q冷液氨帶出熱量 Q液冷卻上水帶入熱量Q上水冷卻下水帶入熱量Q下水小 計(jì)小 計(jì)：其進(jìn)出口溫度無變化，由氣體熱平衡，氨分離器吸入熱、水冷器熱平衡計(jì)算得：Q11=氨分離器支出熱，氣體放空氣帶出熱量：Q13=V13CP13t13=冷交換器帶入熱量，由冷交換器熱平衡計(jì)算得：Q14=；Q′11=Q13+Q14=+=誤差 =（Q11Q180。NH3,1/（1+y186。NH3,0= yNH3,0/（1 yNH3,0）=（）=，y186。NH3,1 y186。NH3,2/（1+ y186。NH3,2）=