【正文】 1冷管（雙套管）； 12中心管； 13電爐； 14大法蘭； 15頭蓋； 16催化劑床蓋； 17催化劑床 列管式石墨換熱器 石墨換熱器是用于冷卻或加熱氣體的設(shè)備，主要有列管式和塊孔式。 圖 3— 2 列管式石墨換熱器 1法蘭； 2上管板； 3填料； 4壓盞； 5半開環(huán)； 6底蓋； 7浮頭； 8 鍋殼； 9石墨列管；10折流板； 11支耳； 12冷卻水箱 壓縮機 轉(zhuǎn)化后的合成氣體如采用加壓，則合成氣的壓縮是一道不可缺少的工序。 氣量 = 3m （標） /h 表 36 氨分離器出口氣體成分 H2 N2 CH4 Ar NH3 132 6849 7128 總計 100 成分 % Kmol 3m (標 ) H2 N2 CH4 Ar 29 115 43 總計 100 成分 % Kmol 3m (標 ) 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 以水冷凝器熱量衡算為例?！妫? 用水量 23863944 4 0 7 /( 4 2 2 8 ) 1 0 0 0 4 .1 8 6 8 th?? ? ?（未考慮自然通風熱擴散） 式中 42—— 冷卻水出口溫度，℃； 28—— 冷卻水進口溫度，℃。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 參考文獻 [1] 陳五平 .合成氨 .第二版 [M].北京：化學工業(yè)出版社， 1995 [2] 張成芳 .合成氨工藝與節(jié)能 [M] .上海：華東化工學院出版社， 1988 [3] 梅安華 .小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊 [M].北京：化學工業(yè)出版社 .1995 [4] 石油化工設(shè)計院 .小氮肥廠工藝設(shè)計手冊 [M].北京：化學工業(yè)出版社 .1980 [5] 姜圣階 等 .合成氨工學 首先誠摯的感謝我的論文指導 馬科友 老師?！?)（查表）。圖 3— 3 為離心式壓縮機的結(jié)構(gòu)： 圖 33 離心壓縮機 1吸氣室； 2葉輪； 3擴壓器； 4彎道； 5回流器； 6蝸殼； 7， 8密封； 9隔板密封；10輪蓋密封； 11平衡盤； 12推力盤； 13聯(lián)軸盤； 14卡環(huán)； 15主軸； 16機殼； 17支持軸承； 18止推軸承 ； 19隔板； 20回流器導流葉片 第四章 工藝計算 （ 1）已知條件 工藝流程：見圖 31 氨產(chǎn)量： 11416kg/h 催化劑體積： 3m 表 31氣體成分（ %） 取樣點 2H 2N 4CH Ar 3NH 合成塔入口 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 合成塔出口 新鮮氣 水冷器進口氣體溫度： 220176。 由圖可見 ， 與氣體接觸部分均用石墨材料制造，這種石墨是浸漬 過 酚醛或酮樹脂的 所謂 “ 不造性石墨 ” 。內(nèi)件由催化劑筐、熱交換器、電加熱器三部分構(gòu)成．在 500℃左右的高溫下操作，只承受環(huán)隙氣流與內(nèi)件氣流間壓差 (一般為 ～ 2 MPa)，即只承受高溫而不承受高壓。一般小合成氨廠進塔氨含量應(yīng)控制在 %～ %之間。一般循環(huán)氣中的惰性氣體含量控制在 16%～ 20%左右。 （ 2）惰性氣體 惰性氣體不參與反應(yīng)，也不毒害催化劑，但由于它的存在會降低氫氮氣的分壓，無論從化學平衡還是動力學角度分析 都有弊無利，導致氨的生成率下降，能耗增多。在其他條件一定時，增加空速能提高催化劑生產(chǎn)強度。但對設(shè)備材質(zhì)、加工制造的要求提高，尤其當壓力過高，對設(shè)備材料和制造技術(shù)要求更高，設(shè)備投資又會迅速增加。也就是說主要取決于技術(shù)經(jīng)濟效果。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 溫度 氨合成反應(yīng)和其他可逆放熱反應(yīng)一樣，溫度升高反應(yīng)速度常數(shù)增大，氨的平衡濃度降低。能使催化劑中毒的物質(zhì)有氧及氧化合物 (CO 、 2CO 、 2HO等 )、硫及硫化物 ( 2HS、 2SO 等 )、磷及磷的化臺物(PH3)、砷化合物以及潤滑油、銅氨液等。 催化劑的還原過程多在氨合成塔內(nèi)進行，還原溫度借外熱 (如電加熱器 )維持，并嚴格按規(guī)定的溫度 —時間曲線進行。作為促進劑的成分有 K2O、 MgO、 SiO2等。 圖 23 中小型氨廠合成系統(tǒng)常用流程 1— 油分離器； 2— 冷凝塔； 3— 氨冷器； 4— 氨合成塔； 5— 水冷器； 6— 氨分離器； 7—循環(huán)機； 8— 副產(chǎn)蒸汽鍋爐 該流程的特點是： ①放空位置設(shè)在氨分離器之后，新鮮氣加入之前，氣體中氨含量較低，而惰性氣體含量較高，因此可以減少氨損失和氫氮氣的損耗； ②循環(huán)機位于氨分離器和冷凝 塔之間，循環(huán)氣溫度較低，有利于降低氣體的濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 壓縮功耗； ③新鮮氣在油分離器中加入，第二次氨分離時，可以利用冷凝下來的液氨洗滌去除油、水分和微量 2CO ，以達到進一步凈化原料氣的目的。 從氨冷器來的循環(huán)氣帶有液氨，進入冷交換塔下部的氨分 離器，分離出液氨，殘余的微量水蒸氣、油分及碳酸氫銨也被液氨洗滌隨之除去。 此外，還有反應(yīng)氣體的預(yù)熱和反應(yīng)后氣體熱能 的回收等。液氮洗滌的冷源通常借高壓氮洗所得富 CO 餾分節(jié)流至低壓的制冷效應(yīng)獲得的。因此，甲烷化催化劑中的鎳含量要比甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化為高，一般為 15%～ 30%（以 Ni 計），有時還加入稀土元素作為促進劑。這樣既增加銅液消耗，又會造成帶液事故，因此，要求進銅洗系統(tǒng)的 2HS含量愈低愈好。最初采用銅氨液吸收法，以后又研究成功了甲烷化法和深冷分離法等。碳酸鉀溶液吸收二氧化碳后，應(yīng)進行再生以使溶液循環(huán)使用，再生反應(yīng)為： 2 3KHCO → 23KCO + 2CO↑ + 2HO （ 24） 產(chǎn)生的二氧化碳可回收使用。采用的方法有水洗法、 低溫甲醇洗滌法、碳酸丙烯酯法和聚乙二醇二甲醚法等。目前我國能生產(chǎn)出適合各種工況條件的系列 高變催化劑。首先，利用一氧化碳與水蒸氣作用生成氫和二氧化碳的變換反應(yīng)除去大部分一氧化碳，再采用銅氨液洗滌法，液氮洗滌法或甲烷化法脫除變換氣中殘余的微量一氧化碳。氧化法將吸收硫化氫后的富液用空氣進行氧化，同時將液相中的 HS氧化成單質(zhì)硫，分離后溶液循環(huán)使用。因此，在烴類轉(zhuǎn)化之前，首先應(yīng)該將烴類原料氣中的硫化物脫除。使用時必須加水濕潤，水量以 30%～ 50%為宜。脫硫的方法很多，根據(jù)所用脫硫劑的物理狀態(tài)不同，可將脫硫方法分為干法和濕法兩大類。吹風時，空氣經(jīng)鼓風機加壓自上而下經(jīng)過煤氣發(fā)生爐，出風氣經(jīng)過燃料室及廢熱鍋爐回收熱量后放空。生物固氮是指自然界中一些微生物和藍藻等生物體內(nèi)一種固定酶的催化作用將大氣中氮轉(zhuǎn)化成氨的過程。許多科學家在這方面已經(jīng)做了大 量的工作，發(fā)展出一系列合成氨新方法，如常溫常壓流光放電合成氨，光催化合成氨，生物固氮合成氨，氣電化方法常壓合成氨等。反應(yīng)式為 2 2 313 ()22N H N H g???? ? ?? △ /rmH kJ mol? ?? （ 21） 氨合成反應(yīng)的熱效應(yīng)不僅取決于溫度，而且還和壓力及組成有關(guān)。高溫、高壓條件對設(shè)備材質(zhì)和加工技術(shù)要求甚高，易燃、易爆、易中毒介質(zhì)對安全生產(chǎn)技術(shù)要求甚嚴。因此，能源的供應(yīng)和能源價格是發(fā)展合成氨工業(yè)的基礎(chǔ)，也是影響合成氨產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟性和企業(yè)競爭力的主要因素。以廉價的天然氣、石腦油和重油來代替固體原料生產(chǎn)合成氨，從工程投資、能量消耗和生產(chǎn)成本來看具有顯 著的優(yōu)越性。生產(chǎn)導彈、火箭的推進劑和氧化劑，同樣也離不開氨。 C，一般 較難點燃。濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 C)為 1912 年，在德國奧堡巴登苯胺純堿公司建成一套日產(chǎn) 30t 的合成氨裝置。1784 年，伯托刊（ )確定氨由氮和氫組成。 關(guān)鍵詞： 氮氣 ；氫氣；合成氨；氨合成塔濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 前言 隨著人們對能源的開發(fā)和利用，世界范圍內(nèi)呈現(xiàn)資源緊缺的局面，能源價格不斷上漲。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） (冶金化工系 ) 題 目 年產(chǎn) 10 萬噸合成氨的生產(chǎn)工藝設(shè)計 專 業(yè) 應(yīng)用化工技術(shù) 班 級 姓 名 學 號 指導教師 完成日期 2020 年 6 月 25 日 — 2020 年 10 月 13 日 畢業(yè)設(shè)計（論文） I 目錄 摘要 ............................................................................................................................. 1 關(guān)鍵詞： 氮氣 ；氫氣；合成氨；氨合成塔 ................................................................... 1 前言 ............................................................................................................................. 2 第一章 概述 ............................................................................................................... 3 氨的發(fā)現(xiàn)與合成 ............................................................................................. 3 氨的性質(zhì)和用途 ............................................................................................. 3 .............................................................................................. 3 氨的用途 ............................................................................................. 4 合成氨生產(chǎn)的進展 ......................................................................................... 4 合成氨工業(yè)的特點 ......................................................................................... 5 ............................................................................ 5 推動力 ............................... 5 農(nóng)用氮肥耗氨量大，利潤率不高 .......................................................... 5 工藝復雜，技術(shù)密集 ....................................................................