【正文】 氣體帶入熱量= 氣體帶出熱量由物料衡算知?dú)怏w量為：V4= =+=(kmol℃)=(molK) 計(jì)算得：==6962589KJ/h 出口氣帶出熱按上述方法計(jì)算摩爾定壓熱容 =+=(kmol℃)==2716969kcal/=1137594kJ/h 絕熱壓縮提供能 ==11375946962589=3717071KJ/h 壓縮功校核：按下述公式計(jì)算壓縮功率：P=[1]已知p1=,p2=,K=查得Z1=,Z2=進(jìn)口氣體實(shí)際狀態(tài)的流量為 === ∴P=[1] =折成每小時(shí)的熱量： =3600P==3612672KJ/h結(jié)果=37170713212672=504399KJ/h此誤差不大，可以認(rèn)為計(jì)算是平衡的，實(shí)際壓縮功率應(yīng)為：3717071/3600=1033KW根據(jù)上述計(jì)算，全系統(tǒng)的能量平衡示意圖：合成系統(tǒng)新鮮氣帶入熱 放空氣帶出熱 合成反應(yīng)熱 氨分液氨帶出熱 壓縮熱 冷凝液氨帶出熱 氨冷凝熱 熱損失 廢熱鍋爐移出熱 軟水加熱器移出熱 水冷卻器移出熱 氨冷器移出熱 其中的各項(xiàng)熱量說(shuō)明： 氨冷凝熱QY包括水冷器中和氨冷卻器中的氨冷凝熱。K） 。=268431487200095=19643053KJ/h 由氨分離器和冷交換器排出液氨量Q7和Q15作為支出項(xiàng)?！? =+=(kmolK) 由物料衡算知氨分離器，液體排出量每小時(shí)=，其中氨量為= Kmol,溶解的氣體為=.算得液體帶出熱：==717238KJ/h而溶解氣帶出熱： ==41573KJ/h總帶出熱：=+=717238+41573=675665KJ/h 液氨冷凝放出熱 由手冊(cè)查得，算得==4852125KJ 冷卻水移出熱=+=+48521257200095675665= 需要冷卻水量W取冷卻水溫度為25℃，升高到35℃?！?=+=(kmol℃)==++++====++++151===463/===查表得=(kmol考慮2﹪熱損失，則由熱平衡，可求得蒸汽量：W===㎏/h軟水帶入熱量為Q軟水=WH水=2709576kJ/h蒸汽帶走熱量為Q汽=WH汽=20007511kJ/h=353019kJ/h廢熱鍋爐能量總匯表：廢熱鍋爐熱量平衡匯總表收入項(xiàng) 支出項(xiàng)項(xiàng)目 熱量 項(xiàng)目 熱量 進(jìn)爐熱氣 出爐熱氣 55643284 軟水帶入熱 2709576 蒸汽帶出熱 20007511 熱損失 353019 合計(jì) 76003814 軟水加熱器熱量計(jì)算 25℃ 90℃ 250℃ 190℃ 圖10 軟水加熱器熱量衡算示意圖通過(guò)衡算，可以算出可能回收的熱量和預(yù)熱的軟水量作為鍋爐給水。℃)=++=(kmol℃) (理化數(shù)據(jù) P76）=+=+=(kmol℃) (理化數(shù)據(jù) P76）=+=+=(kmol℃) (理化數(shù)據(jù) P76）=+=+=(kmol℃)(理化數(shù)據(jù) P76）=+=+=(kmol計(jì)算基準(zhǔn)：以小時(shí)產(chǎn)量(單位為kmol/h)為基準(zhǔn)。位置2處的氣體即為氨合成塔的進(jìn)塔氣，其組成見表8表8 組分 NH3 H2 N2 I 合計(jì) 含量/﹪ ℃，若分離液氨量為，則各組分在液氨內(nèi)的溶解量分別為：===溶解氣量為：式中，B= 氨合成工序物料衡算氨合成工序氨平衡 ①新鮮氣平衡：VO=2(V80+V90)+AV80+BV90+(1+y40）V6 ②放空位置物料平衡：V4=V6+V5 ③ 新鮮氣補(bǔ)入位置物料平衡：V0+V5=V1 ④ 冷凝塔二次進(jìn)出物料平衡：V1=V2+V9=V2+(1+B)V90 ⑤上述聯(lián)立方程可用試差法解。假設(shè)不考慮其他氣體的溶解，則分氨前后其他氣體的平衡為：(1)=(1)=(1)/(1) =()=水冷器后氨分離器分離液氨量為：== ==其他氣體組成為：=/ =﹪=/ =﹪=1 ==﹪則估計(jì)位置5處循環(huán)氣的組成見表6。 氨合成塔 氨合成塔進(jìn)塔氣組成見表4。惰性氣體主要來(lái)源于補(bǔ)充氣，保持循環(huán)氣中一定的惰性氣體含量主要是靠放空氣決定。 氫氮比氨合成原料氣中氫氣與氮?dú)獾陌俜直群?jiǎn)稱氫氮比。上部是列管換熱器，下部是氨分離器。但其缺點(diǎn)是：不能有效地保證氣體均勻流經(jīng)催化劑床層，發(fā)生偏流。前者屬于連續(xù)換熱式，后者屬于多段冷激式。 氨合成反應(yīng)熱的利用余熱回收，采用如下措施：提高合成塔進(jìn)氣溫度；熱能回收又包括：用來(lái)加熱鍋爐給水和直接利用余熱副產(chǎn)蒸汽。加壓下，氣相中飽和氨含量隨溫度的降低、壓力的增高而減少。95/。綜上所述，. 新鮮氣的補(bǔ)入位置新鮮氣盡管經(jīng)過(guò)一系列的凈化處理，但仍帶有一部分CO、COH2O，可達(dá)15ppm。微分動(dòng)力學(xué)方程：對(duì)于一般工業(yè)鐵催化劑，：K1，k2與溫度及平衡常數(shù)kp的關(guān)系為：在工業(yè)上，使用上式（）是比較滿意的。因?yàn)樵O(shè)備需要外界供熱，才能維持反應(yīng)的強(qiáng)度。純氫氮混合氣完全轉(zhuǎn)化為氨，在不同溫度、壓力下的反應(yīng)熱（）可由下式計(jì)算。綜上所述，本設(shè)計(jì)選用銅氨液吸收法。該法工藝成熟可靠，在煤間歇制氣的中小型合成氨廠中大量采用醋酸銅氨液凈化，銅液組成比較穩(wěn)定，再生時(shí)損失較少。低溫甲醇洗滌法可以脫除氣體中的多種組分、凈化度很高、選擇性脫除并加以回收、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好且節(jié)省投資和動(dòng)力消耗；但低溫甲醇洗滌法的工藝流程長(zhǎng)，再生過(guò)程比較復(fù)雜，甲醇的毒性大，因此，要求對(duì)設(shè)備制造和管道安裝高，操作謹(jǐn)慎，嚴(yán)防泄露。化學(xué)吸收法中，靠減壓閃蒸解吸的二氧化碳很有限，通常需要熱法再生。用此法還可以脫出部分有機(jī)硫，雖然對(duì)氰化物敏感，但是適應(yīng)性改良后較好，一般通過(guò)自身的排毒作用，其脫硫活性可以逐漸恢復(fù)。濕法脫硫即是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將混合氣中的硫吸收，用脫硫劑氧化再生，脫出的硫變成硫磺，用泡沫把浮出逸流分離。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用蓄熱法間歇?dú)饣?。而后通入蒸汽進(jìn)行煤氣化反應(yīng)，所得水煤氣配入部分吹風(fēng)氣即成半水煤氣。7月平均氣溫24℃左右，總降水量400～500mm。 54 其他各項(xiàng)均為各單元設(shè)備計(jì)算結(jié)果 54第五章 主要設(shè)備計(jì)算 55 合成塔設(shè)備工藝計(jì)算 55 平衡溫度曲線 55 作最佳溫度曲線 57 確定觸媒框的形式與尺寸 58 工藝設(shè)計(jì)參數(shù) 59 物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 60第六章 非工藝部分 79 環(huán)境保護(hù) 79 《工業(yè)“三廢”排放試行標(biāo)準(zhǔn)》 79 廢氣的處理 80 廢液的處理 81 廢料銷毀 81 工程概算 82 固定資金 82第一章 總論部分氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。包括了馳放氣和產(chǎn)品氨的熱量。因此遵義市冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，雨量豐沛，氣候宜人。蓄熱法：此法也稱間歇式制氣法，是先將空氣送入爐燃燒煤，提高煤層溫度，生成的吹風(fēng)氣經(jīng)回收熱量后大量放空。這種方法雖然在工藝上是可行的，但是目前尚未達(dá)到工業(yè)化階段。脫硫的方法主要有干法脫硫和濕法脫硫兩種,干法脫硫主要是用于天然氣的脫硫，本設(shè)計(jì)這里采用濕法脫硫。PDS法：PDS脫硫的互換性好，脫硫的凈化度和凈化值與栲膠法相仿。一類是化學(xué)吸收法，利用二氧化碳具有酸性特性可與堿性化合物進(jìn)行反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。物理吸收法分為低溫甲醇洗滌法和聚乙二醇二甲醚法。通常是先吸收CO并生成新的絡(luò)合物，然后已吸收CO的溶液在減壓和加熱條件下再生。但此法的升溫比較困難，需用外加熱源預(yù)熱原料氣，增加了成本。KP與Kf之間的關(guān)系為：Kf==KPK氨合成反應(yīng)的熱效應(yīng)：氨合成反應(yīng)的熱效應(yīng)，不僅取決于溫度，而且與壓力、氣體組成有關(guān)?；钚院?，則催化劑的用量少而能夠轉(zhuǎn)化的物料量大，但對(duì)于合成氨反應(yīng)，過(guò)高的活性有時(shí)反而是適得其反。這中間三個(gè)步驟稱為化學(xué)動(dòng)力學(xué)過(guò)程。 一般中小氮肥廠多為30MPa。65/52。冷凝法：該法是冷卻含氨混合氣，使其中大部分氣氨冷凝以便于不冷凝的氫氮?dú)夥珠_。，故本設(shè)計(jì)選擇的氨冷型式是冷凝法，一級(jí)氨冷。氨合成塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)繁多，目前主要有冷管式和冷激式兩種塔型。徑向冷激的優(yōu)點(diǎn)：氣體呈徑向流動(dòng)，流速低，壓力降較??；直徑較小。冷凝塔：由兩大部分組成。故本設(shè)計(jì)的氨合成溫度定為500OC。 惰性氣體含量惰性氣體的存在，無(wú)論從化學(xué)平衡和動(dòng)力學(xué)角度分析都是有弊無(wú)利。則氨合成塔出口氨含量為： 取為15%。MPa1)：=+44==+44==+44==+44=考慮它們未達(dá)到平衡，取甲烷的平衡到達(dá)率為85﹪，其余為75﹪。MPa1)：H1=+（）=H2=+（）=H3=+（）=H4=+（）=考慮到它們未達(dá)到平衡，取甲烷的平衡到達(dá)率為85%，其余為75%。從回路中任何一個(gè)設(shè)備開始計(jì)算均可，現(xiàn)從合成塔開始，逐次對(duì)各單元設(shè)備進(jìn)行能量衡算?！? ==++++== ==++++ ===318/===查表得=(kmol℃)==++++====++++151===333/===查表得=(kmol℃)==++++====++++151===443/===查表得=(kmol℃)==++++====++++151===603/===查表得=(kmol 入口氣帶入熱量 = 出口氣帶走熱量由=250℃,=，則：=+=(kmol℃)===13292710kcal/h=55643284kJ/h 廢熱鍋爐熱負(fù)荷=== 可副產(chǎn)蒸汽量設(shè)定軟水溫度為90℃，其焓=㎏，(絕)，其焓= kJ/㎏?！?==++++=(kmol℃)=++=(kmolK)=n4==1719631kcal/h=7200095kJ/h 液氨帶出熱 由手冊(cè)查得35℃時(shí)，(g℃) =+130+=(kmol =11319910+4852125=16172035KJ/h 放空氣帶出熱 ,由分氨后與入冷凝塔的氣體的熱量之差