【正文】 二 10。 3=L19NH3XX 19陽(yáng) 3= %= m3 CH4， ==%= m 3 Ar ， = XX = % = m3 H2 ， = % = 3 N2 39。 X39。 … 循環(huán)回路中 氨 平 衡 : V8Y陽(yáng) 3， 8V5Y陽(yáng) 3， 5=L19+V13Y陽(yáng) 3， 13+V20Y陽(yáng) 3， 20 =++=+ … 循環(huán)回路中總物料體平 衡 : V5=V8+VIV曠 V20L19=V8+V1V曠 ……… ._..._..._..… … 一一 畢 業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè)共 63 頁(yè) 表 214 各組分的含量 組 成 yi/% 物料 NH3 H2 N2 CH4 Ar 氣 (液 )量 曠 新鮮氣 ) ∞ V J 放空氣 V J3 弛放 氣 (V20) 液氮 進(jìn)塔氣 V5 出塔氣 V8 根據(jù)物料平衡和元素平衡求 V V肌 V V8 (忽略產(chǎn)品液氮中溶解的氣體 ): 循環(huán)回路中氫平衡 : V1 YH2， J =V13Y凹 ， 13+V20YH2， 2川 /2XV13XY陽(yáng) 3， J3+3/2V2叫陽(yáng) ， 卻 +3/2L1擴(kuò) .._.._… _.._……… =X39。 出口液體細(xì)分含量 : 出口液體氨含量 : X陽(yáng) 3=LNHJL=%=% 出口液體甲燒含量 : Xα4=Lα 出口液體氧含量 : xLA rtL=出口液體氫氣含量 : XHFLHzIL=畢 業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè)共 63 頁(yè) 出口液體氮?dú)夂?: xNFLN:JL=將液氮貯槽出口液氮組分歸入表 212。 表 29 冷交換器出口液體組分含量 組分 NH3 H2 N2 Cfu Ar 總計(jì) xi， 16/% 液氨貯槽氣、液平衡計(jì)算 由 于 氨分離器液體和冷交換器 出 口分 離 液體匯合后進(jìn)入液氮貯槽經(jīng)減壓后溶解在 液氮中的 氣 體 會(huì)解 吸 ，即 弛 放 氣 虧 x K H 2 1+ ι L = 淚也 nunυ oonuζ unυ 叫問(wèn) L(Ar)=旦號(hào)凡 = 1+ : L L 儼 L陽(yáng) 3+LCH4+LH2+LN2+LAr= 分離氣體 量 : V=1 = 計(jì)算液氣比 ( V = L39。 表 23 出塔氣體組分含量 /% 組隊(duì) 一K分 N四 9EH NH3 H2 N2 CH4 Ar 總 計(jì) 含 量 3O 132 100 (3) 氮 的 合 成 率 : 合 成 率 = 2M NH3 M5(1Y5， NH3 一 Y5， ， Ar) x100% = 2x94...5_23 x100% 1000x(1一 一 ) =% 氨分離器氣液平衡計(jì)算 氨 分離器進(jìn)口氣 體 組 成 等于 合 成塔出口氣 體 組 成 及氨 分離器入 口 混合 物 組 分 如 表 24 所 示 。20一 一 弛放氣 。二、三、四層 (觸媒 )溫 度 ， 一路作 為塔底副線調(diào)節(jié)一層祖度 ， 另 一路為二入主線氣 體 ， 通過(guò)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(guò)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) 在 Pa 蒸氣送 去管 網(wǎng) ， 從 廢熱鍋爐出來(lái)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(huì) 合 ， 一起進(jìn)入水冷器。在這種大環(huán)境下，最理想的原料氣就是天然氣，也是下一階段合成氨的清 潔 技 術(shù) 方 面發(fā)展的重點(diǎn)。39。經(jīng)過(guò) 50多年的努 力 ， 我國(guó)己擁有多種原料、 不同流程的大、中、小型合成 氨 工 廠 550余個(gè)。中國(guó)開(kāi)發(fā)的用氮水脫除二氧化碳直接 制碳酸氫錢 新 工 藝，以及中國(guó)、意大 利 等 國(guó)開(kāi)發(fā)的變換氣氣提法聯(lián)合生產(chǎn)尿 素 工 藝 ，都 有明顯的優(yōu)點(diǎn)。 中國(guó)仍以煤、焦炭為主要原料制氨，天然氣制氨僅占 20%。 國(guó)外合成氨工業(yè)發(fā)展 到 20 世紀(jì) 50 年代， 由 于 北美成功開(kāi)發(fā)了天然氣資源，從此天然氣作為制氨的原料 開(kāi)始盛行。 合成氨的發(fā)現(xiàn)及其發(fā)展 19 世紀(jì)以前農(nóng)業(yè)上所需的氮肥來(lái)源主要來(lái) 自 于 有機(jī)物的副產(chǎn)物和動(dòng)植物的廢 物 ，如 糞便、腐爛動(dòng)植物等等，隨著農(nóng)業(yè)和 軍 工 生產(chǎn)的發(fā)展的需 要 ， 迫切的需要建立規(guī)模巨大 的探索性的研究，化學(xué)家們?cè)O(shè) 想 ， 能不能把空氣中大量的氮?dú)夤潭ㄏ聛?lái)，從而開(kāi)始設(shè)計(jì) 以氮 和 氫為原料的合成氨流程 。 表 11 氨的主要物理性 質(zhì) [1] 項(xiàng) 目 數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 相對(duì)分子 質(zhì) 量 臨界密 度 1(g/cm3) 氮含量 臨 界 壓 縮 系數(shù) PV=ZRT 摩爾體 積 ( ， )/(υmol) i陸界熱導(dǎo)率 [)] 氣體密 度 ( ， )/(gIL) 沸 點(diǎn) (\在 Pa)rc 39。其中合成氨法的能耗最低 。he setting of vent point located between the cold exchanger and ammonia separator. After 由 e concentration of the gas e旺 ective ammonia points lower， inert gas content is higher， which helps reduce fresh gas consumptlon. (6) The use of cold heat exchanger equipment Separator for extroversion swirl plate， heat exchanger tube heat exchanger for upper and lower ammonia separator， hot gas into ammonia cooler for cold air cooling and heat exchange， to recover 出 e freezing ∞ ld gas refrigeration， make the hot gas 由 at into the V 以天然氣為原料 的 年 產(chǎn) 10 萬(wàn) 噸 合 成 氨 合 成 工 段設(shè)計(jì) ammonia cooler cooling， which can save frozen volume， meanwhile sep缸 ated the liquid ammonia after ammonia cooling ammonia containing gas rnixture. Anhui chemical industry pany in Huainan and Small Nitrogenous Fertilizer published on the magazine of relevant data show that 由 e equipment is saving energy and reducing consumption is significant. (7)W:部位 management and environmental protection ① Empty gas and purge gas 白 1m feeding hydrogen extraction recovery system， using ammonia washing tower recovery a1most all ammonia， make concentrated ammonia， and recycling most ammonia then into high pressure machine pressed ammonia can avoid the ammonia gas into the atmosphere， and the discharge gas as fuel and more reasonable than ecoffiIlllc. ② The 0由 er wastewater reatment to focus on waste residue after national emission standard ernissions. (8) Te production system Annual operating on the 300 days and three consecutive operations. (9) Conclusion τ39。其中包括合成氨各主 要 工 段設(shè)備的物 料衡算和熱量核算包括 :合成塔的物料衡算和熱量衡算、氨冷器的物料衡算及熱量核算、 冷交換器的物料衡算和熱量核算 等 :合成氨各主要 設(shè)備 的 工 藝計(jì)算和選型 :合成氨車間 的安全因素及防范措施 :工 藝流 程 、 車間中設(shè)備布置圖以及氨合成塔、廢熱鍋爐、水冷 器三個(gè)主要設(shè)備的 CAD 圖紙。 ( 4 ) 水冷器和氨冷器的設(shè)置 水冷 后 直接進(jìn)行分離液氮然后再進(jìn)行冷 交 ， 水 Y令有 利于 降低后續(xù)氨冷的負(fù) 荷 ， 邊 冷 卻邊分離液 氮 ， 即提高了液氮的分離效 果 ， 又避免了氣液兩相流的存 在 ， 通過(guò)設(shè)置氨冷 器的冷凝充分解決了低壓下，水冷后很少有氨冷凝下來(lái)的矛盾，達(dá)到了進(jìn)一步冷卻 ， 保 證合成塔入口氨含量的要求。 Ar % 精煉氣溫 度 : 水冷器出口氣體溫 度 : 循環(huán)機(jī)進(jìn)出口 壓 差 : 年 工 作曰 : 300d 產(chǎn)品質(zhì)量規(guī) 格 : 氨含 量 (wt%)=99% 以天然氣為原料的年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸合成氨合 成 工 段設(shè)計(jì) H 以 天 然 氣為原料 年產(chǎn) 10 萬(wàn)盹合 成 氨 廠合成工段的工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 任務(wù)來(lái)源 :本次設(shè)計(jì)按照 化 工 系下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)進(jìn)行編制 的 ， 并 且參照石家莊雙 聯(lián) 化 工 廠合成 氨 工 段的 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)而設(shè)計(jì)而成。 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) :按照國(guó)家相關(guān) 化 工 安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 和 化 工 儀器設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則 :本設(shè)計(jì)的原則是以綠色 化 工 為準(zhǔn) 則 ， 低 耗 能 、 低成本、無(wú)污染的 原 則。 ( 5 ) 新鮮氣及放空點(diǎn)位置設(shè)置 新鮮氣 的 補(bǔ)充 設(shè) 置在冷交換氣 的 二次入口， 以 便減 少系統(tǒng)阻力 ， 并通過(guò)氨冷器進(jìn)一 步洗脫微 量 二氧化 碳和一氧化碳 及 氨基甲酸等雜 質(zhì) ， 有 利 于 保護(hù)觸媒、防止管道和設(shè)備 堵塞。 關(guān)鍵詞 : 合成 氨 。his design is mainly to 由 e synthetic ammonia processing flow design。 1913 年 工 業(yè)上實(shí)現(xiàn)了氨合成以 后 ， 合 成氨法發(fā)展迅速 ， 30 年代以后 ， 合成氨法己成 為 人 工固 氮 的 主 要方法。 液體密度 (， )/(g/cm3) 蒸發(fā)熱 ()/(kJ/kg) 臨界溫 度 rc 冰 點(diǎn) rc 臨 界 壓 力a 瓜。 19 世 紀(jì) ， 大量的化學(xué)家開(kāi)始試圖合成氮 ， 他們?cè)噲D利用 高 溫 、 高 壓 、電弧、催化 劑 等手段試驗(yàn)直接合成 氨 ， 均未成功 。 到 了 20 世紀(jì) 60 年代 末 ， 國(guó)外主要產(chǎn)氨國(guó)都己先后停止用焦炭、煤為原 料 ， 取而代之的是以天然氣、重 油 等 為原 料 ， 天然氣所占的比重不斷上 升 。 70 年代原油漲價(jià) 后 ， 一 些采用石腦油為原料的合成氨老廠改用天然 氣 ， 新建廠絕大部分 采用天 然氣作原料。 國(guó)內(nèi)合成氨工業(yè) 發(fā)展 以天然氣為原料的年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸合成氨合 成 工 段設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè)共 63 頁(yè) 建國(guó) 前 ， 我國(guó)國(guó)內(nèi)內(nèi)的合成 氨 工 業(yè)基 礎(chǔ) 非 常薄 弱 ， 規(guī)模 小 ， 廠家少，并且技術(shù)落后。在技術(shù)力量方 面 ， 我國(guó)己擁有一支能從 事合成氨生產(chǎn)的科研、設(shè)計(jì)、制造和 施 工 的 高 素質(zhì)技術(shù)隊(duì)伍。 1350t/d提 高 至 150039。過(guò)去被合成 氮 工 業(yè)認(rèn)為沒(méi)有太多困難的環(huán)境 保護(hù)問(wèn)題， 由 于 對(duì) 污染 控 制 變得日益嚴(yán) 格 ， 一 些認(rèn) 為 已經(jīng)解決的問(wèn)題，現(xiàn)在又得重新加以評(píng) 價(jià) 。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 ， 部分液氮被分離出 來(lái) ， 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(lái)后進(jìn)入冷交換器熱氣進(jìn)口。 一 液氨 。 表 24 氨分離器入口