【正文】 設(shè)備設(shè)計(jì)》這兩門課在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的體會(huì)，同時(shí)也是一個(gè)增長(zhǎng)知識(shí)的過(guò)程。從上而下通過(guò)催化劑床層，氮?dú)夂蜌錃庠诖朔磻?yīng)后，出催化劑筐，通過(guò)換熱器管程降低溫度，出合成塔。對(duì)于一定的氨含量，氨合成反應(yīng)速度最大時(shí)的溫度稱為最佳溫度，此最佳溫度隨著氨含量增大而降低。這樣，外筒只承受高壓，可用低合金高強(qiáng)度鋼制作。 ，這樣就免去了壓縮后氣體帶油霧和問(wèn)題。從氨冷器出來(lái)的帶有液氨的循環(huán)氣，進(jìn)入冷交換器下部的氨分離器分離出液氨后，上升到冷交換器上部熱交換器的管間，被管內(nèi)的氣體加熱到 25~30，分兩路進(jìn)入氨合成塔，一路經(jīng)主閥由塔頂進(jìn)入，另一路經(jīng)副閥由塔底進(jìn)入（調(diào)節(jié)催化層的溫度）。中壓法技術(shù)比較成熟，經(jīng)濟(jì)性比較好，在 15～ 30Pa 的范圍內(nèi)，功耗的差別是不大的，因此世界上采用此法的很多。 (3)預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣和預(yù)熱高壓鍋爐給水。目前 回收利用反應(yīng)熱的方法主要有以下幾種： (1) 預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣。 (5)惰性氣體的排除 氨合成循環(huán)系統(tǒng)的情性氣體通過(guò)以下三個(gè)途徑帶出： (1)一小部分從系統(tǒng)中漏損； (2)一小部分溶解在液氨中被帶走； (3)大部分采用放空的辦法，即間斷或連續(xù)地從系統(tǒng)中排放。在水冷器和氨冷器之后設(shè)置氨分離器，把冷凝下來(lái)的液氨從氣相中分離出來(lái)，經(jīng)減壓后送至液氮貯槽。若采用離心式壓縮機(jī)或采用無(wú)油潤(rùn)滑的往復(fù)式壓縮機(jī)，氣體中不含油水，可以取消濾油設(shè)備，簡(jiǎn)化了流程。但是，只要我們能充分認(rèn)識(shí)這一客觀規(guī)律并掌握這一客觀規(guī)律就能做到安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)上此法已不采用了。因?yàn)楹铣蓧毫Φ拇_定，不外乎從設(shè)備投資和壓縮功耗這兩方面來(lái)考慮。工業(yè)上合成氨的各種工藝流程一般以壓力的高低來(lái)分類[3]。操作壓力 300atm 時(shí)，一般進(jìn)塔氨含量控制在～ ％； 150atm 時(shí)，為 ～ ％。但是，維持過(guò)低的惰氣含量又需大量排放循環(huán)氣導(dǎo)致原料氣消耗量增加。 氫氣來(lái)源于水或含有烴類的各種燃料，它取決于用什么方法制取。以 Uhde公司的“雙壓法氨合成工藝 ”和 Kellogg 公司的“基于釕基催化劑 KAAP 工藝” ,將會(huì)在氨合成工藝的大型化方面發(fā)揮重要的作用。 第二周 設(shè)計(jì)室 三、指定參考 文獻(xiàn) 與資料 《過(guò)程裝備成套技術(shù)設(shè)計(jì)指南》（兼用本課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)）、《過(guò)程裝備成套技術(shù)》、 《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》 摘要 本次設(shè)計(jì)是液氨合成工段工藝設(shè)計(jì)，采用 中置式副產(chǎn)蒸汽氨合成工藝流程氨的合成是合成氨生產(chǎn)的最后一道工序，其任務(wù)是將經(jīng)過(guò)精制的氫氮混合氣在催化劑的作用下多快好省地合成為氨。 二、進(jìn)度安排： 教學(xué)內(nèi)容 學(xué)時(shí) 地點(diǎn) 備注 查資料、說(shuō)明書(shū)提綱、流程論證、工藝流程圖 第一周 設(shè)計(jì) 室 設(shè)備布置圖、說(shuō)明書(shū)整理、答辯。 (1) 大型化、集成化、自動(dòng)化 , 形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模的生產(chǎn)中心、低能耗與環(huán)境更友好將是未來(lái)合成氨裝置的主流發(fā)展方向。 氮?dú)鈦?lái)源于空氣，可以在低溫下將空氣液化、分離而得，或者在制氫過(guò)程中直接加入空氣來(lái)解決。惰性氣體的存在，無(wú)論從化學(xué)平衡還是動(dòng)力學(xué)上考慮均屬有弊。為過(guò)分降低冷凝溫度而過(guò)多地增加氨冷負(fù)荷在經(jīng)濟(jì)上也并不可取。對(duì)于合成系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，液體氨即是它的產(chǎn)品。 (2)中壓法 操作壓力為 20～ 60MPa，溫度 450～ 550℃，其優(yōu)缺點(diǎn)介于高壓法與低 7 壓法之間，目前此法技術(shù)比較成熟，經(jīng)濟(jì)性比較好。又因操作壓力低，氨的合成效率低，分離較困難，流程復(fù)雜。同時(shí)，因生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)、連續(xù)性強(qiáng)，設(shè)備長(zhǎng)期承受高溫和高壓，還有內(nèi)部介質(zhì)的沖刷、滲透和外部環(huán)境的腐蝕等，各類事故發(fā)生率比較高，尤其是火災(zāi)、爆炸和重大設(shè)備事故經(jīng)常發(fā)生。除油的方法是壓縮機(jī)每段出口處設(shè)置油分離器，并在氨合成系統(tǒng)設(shè)置濾油器。以水和氨冷卻氣體的過(guò)程是在水冷器和氨冷器中進(jìn)行的。循環(huán)機(jī)進(jìn)出口壓差約為 20～ 30 大氣壓，它表示了整個(gè)合成循環(huán)系統(tǒng)阻力降的大小。 (6)反應(yīng)熱的回收利用 10 氨的合成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，必須回收利用這部分反應(yīng)熱。目前一般采用外置式，該法熱量回收比較完全，同時(shí)得到了副產(chǎn)蒸汽，目前中 型氮廠應(yīng)用較多。氨合成壓力高對(duì)合成反應(yīng)有利 , 但能耗高。 第二章 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述與論證 生產(chǎn)工藝流程 由壓縮工序送來(lái)的新鮮氫氮混合氣壓力約為 32MPa,溫度為 30~50 先進(jìn)入油分離器與循環(huán)機(jī)來(lái)的循環(huán)氣在油分離器匯合，從油分離器出來(lái)的氣體，溫度為 30~50,進(jìn)入冷交換器上部的熱交換器管內(nèi)，在此處被從冷交換器下部氨分離器上升的冷氣體冷卻到 10~20，然后進(jìn)入氨冷器，在氨冷器內(nèi)，氣體在 高壓管內(nèi)流動(dòng)，液氨在管外蒸發(fā)，由于蒸發(fā)吸收了熱量，氣體進(jìn)一步被冷卻至 0~8，使氣體中的氨進(jìn)一步冷凝成液氨。 ，充分回收能量 ，將冷交換器，氨冷器，氨 分離器，安裝在一個(gè)高壓容器內(nèi)，組成一個(gè)三合一的設(shè)備，使澈布置更加緊湊，設(shè)備的生產(chǎn)能力得到提高等。內(nèi)件外有保溫層，操作時(shí)進(jìn)塔的冷氣體流過(guò)內(nèi)、外筒間的環(huán)隙，從而避免外筒 溫度過(guò)高。在給定的鐵催化劑和壓力下，氨合成溫度不同，反應(yīng)速度也不同。以并流雙套管式氨合成塔為例，氣體從塔頂部進(jìn)入 ,在環(huán)隙中沿塔壁而下 ,經(jīng)換熱器殼程后到分氣盒 ,分散到各雙套管的內(nèi)冷卻管 ,到管頂折至外冷卻管，氣體被預(yù)熱到鐵催化劑的活性溫度（通常為 400℃ 左右），再流經(jīng)設(shè)有電加熱器的中心管。循環(huán)所由筒體上部側(cè)面進(jìn)入，沿筒體與套筒 間的環(huán)隙向下流動(dòng)，超過(guò)套筒后氣體即從內(nèi)件最外層圓筒上的長(zhǎng)方形也進(jìn)入，順次曲折流經(jīng)第二層第三層，由于氣體流通截面積突然增大，使氣體流速降低，再加上不斷碰撞圓筒，改變方向， 氣體中呈滴狀的液氨因重力作用而下降，于是氣體中所帶的液滴被分離下來(lái)，最后氣體經(jīng)中心圓筒向上，通過(guò)筒體上部循環(huán)氣出口而流出氨分離器，分離下來(lái)的液氨 2 積存在氨分離下部，并自詢問(wèn)液氨排出口排出。同時(shí)也加強(qiáng)了我對(duì)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行刪選和加工處理的能