【正文】 2 變換 ................................................................................................................ 50 高變物料、熱量計(jì)算 .......................................................................... 50 低變爐物料、熱量衡算 ...................................................................... 53 102F 排水量計(jì)算 ............................................................................ 56 CO2吸收塔原料氣系統(tǒng)物料衡算 ........................................................... 58 計(jì)算條件： .......................................................................................... 58 ...................................................................................................... 58 甲烷化 ............................................................................................................ 42 甲烷化爐的物料衡算 .......................................................................... 42 甲烷化爐熱量衡算 .............................................................................. 44 校核 ...................................................................................................... 45 104F 排水量的計(jì)算 ........................................................................ 45 凈化 ................................................................................................................ 66 本菲爾溶液循環(huán)量的計(jì)算 .................................................................. 66 1103F 排水量及回流水量的計(jì)算 ................................................. 68 1110C、 1104C 熱負(fù)荷的計(jì)算 .................................................. 72 吸收、再生系統(tǒng)的熱平衡 .................................................................. 53 換熱器熱負(fù)荷的計(jì)算 .................................................................................... 61 103C 熱負(fù)荷計(jì)算 .......................................................................... 61 104C 熱負(fù)荷計(jì)算 .......................................................................... 62 1107C 的熱負(fù)荷 .......................................................................... 62 114C 熱負(fù)荷計(jì)算 .......................................................................... 86 4 144C 熱負(fù)荷計(jì)算 .......................................................................... 87 115C 的熱負(fù)荷計(jì)算 .................................................................... 89 1115C 熱負(fù)荷計(jì)算 ........................................................................ 90 136C 熱負(fù)荷計(jì)算 ........................................................................ 92 第三章加壓兩段填料吸收塔設(shè)計(jì) ............................................................................. 69 設(shè)計(jì)項(xiàng)目： .................................................................................................... 94 設(shè)計(jì)條件 ........................................................................................................ 94 設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................................................................................ 96 塔型設(shè)計(jì) .............................................................................................. 96 流體接觸方式及噴淋 ......................................................................... 96 填料選擇 .............................................................................................. 96 上塔塔徑計(jì)算 ...................................................................................... 97 上塔填料高度計(jì)算 .............................................................................. 75 下塔塔徑計(jì)算及下塔填料計(jì)算 .......................................................... 77 校核計(jì)算 .............................................................................................. 80 第 1 章 綜 述 氮（ N），是植物生長(zhǎng)所必需的重要元素之一，空氣的主要成分是氧和氮，其中氮占78%體積。它不象一般的毒氣具有累積的毒害作用，但對(duì)人體組織有很大的灼傷性，正?？諝庵腥艉?5000ppm 的氨含量既能使人在短時(shí)間內(nèi)窒息；只要有2021ppm的氨含量就有可能在幾秒內(nèi)灼燒皮膚，使它起泡，并可能造成嚴(yán)重的肺水腫；濃度超過(guò) 700ppm將會(huì)損傷眼睛，如不及時(shí)治療，便會(huì)失去視力。使用氨作為肥料時(shí)，植物對(duì)氨態(tài)氮和硝酸態(tài)氮都能吸收?？梢?jiàn)，合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，對(duì)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起著很大的作用。 合成氨工業(yè)是化肥生產(chǎn)的重要組成部分，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)起著舉足輕重的作用。那時(shí)只有兩個(gè)規(guī)模不大的合成氨工廠(chǎng)，不僅生產(chǎn)能力低而且技術(shù)水平也很落后。它利用二段轉(zhuǎn)化后的反應(yīng)熱作為一段 爐的熱源，轉(zhuǎn)化管僅受很小的壓力差，省去龐大和昂貴的一段轉(zhuǎn)化爐，節(jié)省燃料天然氣，采用新型的轉(zhuǎn)化和變換催 7 化劑，降低原料氣中的水碳比，進(jìn)而節(jié)省了工藝蒸汽；采用變壓吸附凈化工藝，省去復(fù)雜的溶劑脫 CO2裝置；采用壓力為 80bar 的低壓氨合成系統(tǒng)，節(jié)省壓縮機(jī)功耗，減少壓縮機(jī)段數(shù)，使離心壓縮機(jī)可在中型氨廠(chǎng)采用。 合成氨工業(yè)是能耗大，投資十分客觀(guān)的工業(yè)。 熱能的綜合利用。不過(guò)，大型合成氨裝置對(duì)操作人員的技術(shù)水平、管理水平和責(zé)任心，都提出了更高的要求。 9 原料的脫硫 無(wú)論哪種原料，都含有一定的硫分?；钚蕴棵摮裏o(wú)機(jī)硫，過(guò)程比較復(fù)雜，分為脫硫、再生和硫的回收幾個(gè)步驟。在有機(jī)硫轉(zhuǎn)化的同時(shí)，也能使烯烴加氫轉(zhuǎn)化為飽和的烷烴，從而減少下一工序蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑析碳的可能。分為吹風(fēng)和制氣兩個(gè)階段，先把空氣送入煤氣發(fā)生爐內(nèi)使燃料燃燒，為制氣積蓄熱量。天然氣是各種烴類(lèi)的混合物，除主要含有甲烷外，還含有一些其它烷烴甚至少量的烯 烴，在這里以甲烷代表烴類(lèi)?？紤]到經(jīng)濟(jì)合理，一般要求轉(zhuǎn)化氣中殘余甲烷＜ %（干基）。 工業(yè)中， CO 變換反應(yīng)均在催化劑存在下進(jìn)行。 高變低變串聯(lián)流程。 CO2 的脫除 無(wú)論何種原料 制氨，經(jīng) CO 變換后，粗原料氣中都含有一定的 CO2。國(guó)內(nèi)采用的 方法有水洗法、低溫甲醇洗法、碳酸丙烯酯法等。此外，吸收后氣體的凈化度、吸收劑的物理化學(xué)性質(zhì)、價(jià)值和來(lái)源，都是應(yīng)考慮的問(wèn)題。 當(dāng)采用以低碳?xì)浔鹊奶烊粴?、石腦油為原料，蒸汽轉(zhuǎn)化法制取原料氣時(shí)，脫除 CO2及殘余 CO 多選用熱鉀堿 — 甲烷化的所謂“熱法”流程。因此，原料氣送往合成工序之前，還需要有一個(gè)最后凈化的步驟。這是一個(gè)典型的物理過(guò)程，可以比銅洗法制得純度更高的氫氮混合氣。六十年代后期出現(xiàn)了獨(dú)特的布朗凈化新流程，于甲烷化后再串聯(lián)液氮洗滌，從而制得了純度很高的氫氮混合氣，其中含惰性氣體甲烷、氮只有 %。所以，在經(jīng)濟(jì)方面考慮，要選擇一個(gè)合適的水碳比，目前一般選擇水碳比 ~4。 本設(shè)計(jì)取一段轉(zhuǎn)化氣中殘余甲烷含量為 10%，二段轉(zhuǎn)化氣則為 %。其中水蒸汽冷凝熱占有相當(dāng)大的比例，這部分熱量與水蒸汽分壓有直接關(guān)系，壓力愈高，水蒸汽分壓愈高，因此其冷凝溫度也愈高，蒸汽冷凝液的利用價(jià)值愈高。 高低變換出口氣中的 CO 含量 工業(yè)中， CO 變換反應(yīng)均在催化劑存在下進(jìn) 行。在兩段吸收、兩段再生流程中，半貧液的溫 度和再生塔中部溫度幾乎相等，取決于再生操作壓力和溶液組成，約為 110~115℃，而貧液的溫度，則根據(jù)吸收壓力和要求的凈化氣濃度來(lái)確定，通常為 70~80℃。 本設(shè)計(jì)中，用 H2O/CO2 的值檢驗(yàn)再沸器供熱是否合理，再生塔頂 H2O/CO2 計(jì)算值若在 ~ 之間，說(shuō)明再生塔再 生效果好，設(shè)計(jì)合理。 3) 緩蝕劑含量：以 DEA 為活化劑的熱鉀堿脫碳中，多以 V2O5為緩蝕劑。 甲烷化爐入口溫度 用作甲烷化的鎳催化劑在 200℃已有活性，也能承受 800℃的高溫，但是不根據(jù)催化劑性能來(lái)確定溫度。 B. 一段爐增設(shè)蒸汽過(guò)熱燒嘴：在對(duì)流段過(guò)熱蒸汽盤(pán)管高溫段上方，增加 20 個(gè)過(guò)熱燒嘴（強(qiáng)制鼓風(fēng)式），使過(guò)熱蒸汽溫度，由原 440℃提 至 460℃，使過(guò)熱蒸汽作功能力增大。 布朗公司 Brown 流程是繼合成氨裝置大型化后，與 20 世紀(jì) 60 年代末出現(xiàn)的，是在天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化流程基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的，它有兩個(gè)特點(diǎn)： A. 降低 S/C，降低一段爐轉(zhuǎn)化負(fù)荷，提高二段爐負(fù)荷。 C. 合成工序采用 ICI 獨(dú)立開(kāi)發(fā)的低壓（ 60~110bar）、低溫（ 400℃）高活性催化劑。 和其它一些制氨工藝開(kāi)發(fā)一樣，伍德也研究利用工藝熱來(lái)推動(dòng)蒸汽轉(zhuǎn)化，并把轉(zhuǎn)化、部分氧化結(jié)合在一個(gè)容器中，命名為“聯(lián)合自熱式轉(zhuǎn)化器”。 工藝空氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓到 33~35atm，也配入少量蒸汽，然后進(jìn)入對(duì)流段的工藝空氣盤(pán)管加熱到 450℃左右，進(jìn)入二段爐頂部與一段轉(zhuǎn)化氣匯合，在二段爐頂部燃燒區(qū)燃燒、放熱，溫度升到 1000℃，再通過(guò)催化劑床層繼續(xù)反應(yīng)并吸收熱量。氣體通過(guò)高變廢熱鍋爐，再進(jìn)入低變爐入口換熱器降溫后進(jìn)入低變爐，低變爐出口氣殘余 CO 降至 %。 富液由吸收塔底引出。對(duì) CO 甲烷化反應(yīng)有活性的催化劑，也能使CO2 甲烷化。 = m3/h (2) 工藝空氣量： A=2780