【正文】 交流會(huì)在北京召開(kāi)，明確了“十一五”期間合成氨節(jié)能工程在降耗、環(huán)保等方面要達(dá)到的具體目標(biāo)。有利于“提高裝置生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率、延長(zhǎng)運(yùn)行周期 ”的技術(shù) ,包括工藝優(yōu)化技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)等將越來(lái)越受到重視。 (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。 參考文獻(xiàn) ........................................................... 67 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一章 文獻(xiàn)綜述 合成氨，指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書(shū)館被查閱。武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 本設(shè)計(jì)以年產(chǎn) 60kt NH3/a 的生產(chǎn)能力為計(jì)算依據(jù)，通過(guò)對(duì)合成塔、氨分離器、冷交換器、液氨貯槽等設(shè)備進(jìn)行物料衡算和熱量衡算， 選定?催化劑。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部 門(mén)送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。 致謝 ............................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析 , 未來(lái)合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會(huì)出現(xiàn)原則性的改變 , 其技術(shù)發(fā)展將會(huì)繼續(xù)緊密?chē)@“降低生產(chǎn)成本、提高運(yùn)行周期 , 改善經(jīng)濟(jì)性”的基本目標(biāo) , 進(jìn)一步集中在“大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行”等方面進(jìn)行技術(shù)的研究開(kāi)發(fā) [1]。 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 提高生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性 ,延長(zhǎng)運(yùn)行周期是未來(lái)合成氨裝置“改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力”的必要保證。 中國(guó)合成氨年實(shí)際生產(chǎn)能力 20xx 年已達(dá) 4596 104t，但合成氨一直是化工產(chǎn)業(yè)的耗能大戶(hù)。 市場(chǎng)供需情況分析及預(yù)測(cè) 中國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，也是化肥生產(chǎn)大國(guó)，合成氨生產(chǎn)大國(guó)。此外，為保證制造廠內(nèi)合成氨和氨加工車(chē)間之間的供需平衡，防止因短期事故而停產(chǎn)，需設(shè)置液氨庫(kù)。重質(zhì)油包括各種深度加工 所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料氣，生產(chǎn)過(guò)程比天然氣蒸氣轉(zhuǎn)化法簡(jiǎn)單，但需要有空氣分離裝置。 脫碳過(guò)程中，入脫碳塔貧液的流量，將直接影響二氧化碳在脫碳塔中的溶解度 .流量過(guò)小，原料氣中的 2CO 不能充分被吸收 。這兩者都有利于氣體合成率的提高和使催化劑用量減少。從造氣到合成塔入口基本為純滯后階段，各點(diǎn)氫比測(cè)量曲線呈簡(jiǎn)單相似現(xiàn)象 .并含有一定容量滯后，合成塔塔前塔后氫比信號(hào)呈微積分關(guān)系 .記錄各測(cè)量點(diǎn)氫比偏差記錄曲線，據(jù)此可發(fā)現(xiàn)演變規(guī)律，監(jiān)視分析調(diào)節(jié)效果，計(jì)算開(kāi)表數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)二維查表控制閥門(mén)輸出能達(dá)到較好的控制效果。 圖 1 氨合成系統(tǒng)流程 圖 Figure 1 The flow chart for ammonia synthesis system 新鮮氣 NH3 合成塔 廢熱鍋爐 換熱器 水冷器 氨分離器qi 液氨貯槽槽 冷交換器 循環(huán)機(jī) 油分離器 氨冷器 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第二章 物料衡算 計(jì)算依據(jù) 精煉氣成分計(jì)算 已知補(bǔ)充氣中惰性氣體總量 4CH +Ar =% 又由反應(yīng)2 2 313N + H N H22 ??????，可知 2 ： 2N = ： 1 223 H + N = 1 0 0 % 0 .8 % = 9 9 .2 % 2H =3/4? %=% 2N =1/4? %=% 又由已知補(bǔ)充氣來(lái)自空氣，其中 2N /Ar =% ： % Ar =% 4CH =%%=% (1) 精煉氣成分 2H =% 2N =% 4CH =% Ar =% (2)合成塔入口氨含量 3NH入 =3% 氨凈值 % 合成塔出口氨含量 3NH出 =3%+%=% 合成塔入口惰性氣體含量 4(CH +Ar)入 =15% (3)合成塔操作壓力 (取其進(jìn)口和出口的平均壓力 ) (4)水冷器出口氣體溫度 305K (5)以下各項(xiàng)在計(jì)算中略去不計(jì) 設(shè)備及管道造成的壓力降 。氣量V。 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 表 冷交換器出口液體含量 (%) Table The content of outlet liquid for cool exchanger (%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計(jì) 液氨貯槽氣液平衡計(jì)算 由于氨分離器出口分離液體和冷交換器出口分離液體匯合后進(jìn)入液氨貯槽，經(jīng)減壓后溶解在液氨中的氣體會(huì)解吸，即弛放氣 .百分比估算值即水冷后分離液氨占總量的百分?jǐn)?shù) 。 3NH %=% 計(jì)算熱氣出口冷凝液氨量時(shí)，忽略溶解在液氨中得氣體，取過(guò)飽和度 10%， 故317,NHV%=%? =% 設(shè)熱氣出口氨的量為 a，則 a/(+a)= 解得 a= kmol/h 冷交換熱氣冷凝液氨量為 317,NHL=314,NHVa== kmol/h 冷交換器熱氣出口氣量及組分 317,NHV=314,NHV317,NHL=a= kmol/h 2217,H 14,HVV?= kmol/h 2217,N 14,NVV?= kmol/h 4417,CH 14,CHVV?= kmol/h 17,Ar 14,ArVV? = kmol/h 出口氣總量 17V = 14V 317,NHL== kmol/h 各組分百分含量 17,iy = 17,iV / 17V ，計(jì)算得 317,NHy=（ ） 100%? =% 217,Hy=（ ） 100%? =% 217,Ny=（ ） 100%? =% 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 417,CHy=（ ） 100%? =% 17,Ary =（ ） 100%? =% 氨冷器物料計(jì)算 進(jìn)器物料 氨冷器進(jìn)器物料等于冷交換器出器物料 =14V = kmol/h ，為了能在合成塔進(jìn)口氨含量為 3%， 設(shè)氨冷器中冷凝液氨量為 X 有 (317,NHVX)/( 17V X1V )= （ ） /（ ） = 解得 X= kmol/h 氨冷器出器總液氨量為 16L =317,NHL+X=+= kmol/h 氨冷器出器氣體總量 2V = 17V X== kmol/h 其中， 32,NHV=317,NHVX== kmol/h 2 2 22,H 17 ,H 14, HV V V??= kmol/h 2222,N 17,N 14,NV V V??= kmol/h 4442 ,C H 1 7 ,C H 1 4 ,C HV V V??= kmol/h 2,Ar 17,Ar 14,ArV V V??= kmol/h 各組分百分含量為 i 2i 2y/VV? ，計(jì)算如下 32,NHy= () 100%? =% 22,Hy= () 100%? =% 22,Ny= () 100%? =% 42,CHy= () 100%? =% 2,Ary = () 100%? =% 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 冷交換器物料計(jì)算 進(jìn)器物料 冷交換器進(jìn)器總物料 =2V +1V 2V +1V =+= kmol/h 18L = 317,NHL +X= kmol/h V補(bǔ) =1V = kmol/h 其中， 21,HV=1V ? =? = kmol/h 同理 21,NV=? = kmol/h 41,CHV=? = kmol/h 1,ArV =? = kmol/h 進(jìn)器氣體組分含量 18,i 2,i 1,i+VVV? ，計(jì)算如下 318,NHV=+0= kmol/h 218,HV=+= kmol/h 218,NV=+= kmol/h 418,CHV=+= kmol/h 18,ArV =+= kmol/h 其百分含量為 18,i 18,i 18y/VV? 計(jì)算如下 318,NHy= () 100%? =% 218,Hy= () 100%? =% 18,N2y = () 100%? =% 418,CHy= () 100%? =% 18,Ary = () 100%? =% 由物料衡算 3 18VV? = kmol/h 計(jì)算誤差 =[( 3V 5V )/5V ] 100%? 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 = [()/ ] 100%? =%177。 查 14 308KT ? ，常壓下時(shí)各組分的比熱