【正文】 6+CpN2YN2,6+,6++ = ％ +％ +++0 = kJh1,YH2,3=60％ ,YN2,3=26％ ,YO2=5％ ,YNH3,3=6％ ,YAr=3％；一部分往循環(huán)機，F15=928 kmolh1= Nm3h1 ⑦ 把 ⑦ 代入 ⑤ 式，可得： F2=44kmol對于壓力在 15 MPa 的合成氨廠，一般應控制在%左右。在生產中，一般要保持新鮮氣中含惰性氣體的體積分數在 %~%之間，并控制循環(huán)氣中惰性氣體的體積分數在 10%~15%之間。無論從化學平衡還是動力學角度分析，他們都是有弊無利的，導致氨的生產率下降。液氨在氨分離器中與循環(huán)氣體分開，減壓送入貯槽。此外，空間速度增大，使出塔氣體中氨的百分含量降低，為了使氨從混合氣中冷凝分離出來，必須降低出塔氣體溫度，這樣就要消耗更多的冷凍量，導致冷凍功耗增加。催化劑使用到末期，活性因衰老而減弱，應再適當提高溫度。合成氨生產所用的催化劑活性溫度在 400~500 ℃ 。所以。 ⑴ 最適宜的操作壓力 氨合成反應是氣體體積縮小的反應，提高壓力有利于反應平衡向右移動。高壓法管理比較復雜，特別是由于合成率高，催化劑層內的反應熱不易排除而使催化劑長期處于高溫下操作，容易失去活性。采用活性強的亞鐵氰化 物作催化劑，但它對毒物很敏感，所以對氣體中的雜質（ CO、 CO2）要求十分嚴格。 設計任務的項目來源 本課題是指導老師為提高畢業(yè)生設計能力而選定的。 ② 節(jié)能和降耗。而我國氮肥原料以煤為主，天然氣僅占 20%，我國氮肥行業(yè)急需解決采用成熟的粉煤氣化技術，以本地粉煤代替無煙塊煤。 合成氨工業(yè)的發(fā)展 合成氨工業(yè)在 20 世紀初期形成，開始用氨作火炸藥工業(yè)的原料，為戰(zhàn)爭服務 。吹風氣被冷卻至 200℃ 左右，由煙囪排入大氣。 水煤氣：以水蒸氣（或水蒸氣與氧的混合氣）為汽化劑制取的煤氣。 原料氣來源 原料氣主要有兩部分：氮氣、氫氣。氨水在溶解時放出大量熱。 由氨制成的硝酸，是各種炸藥和基本原料，如三硝基申苯，硝化甘油以及其它各種炸藥。氮是蛋白質質中不可缺少的部分，是人類和一切生物所必須的養(yǎng)料；可以說沒有氮，就沒有蛋白質，沒有蛋白質，就沒有生命。 本書在編寫過程中得到襄樊學院化學與生物科學系 **老師的指導，在此表示衷心感謝。 編寫本設計總的指導思想是：理論聯系實際、簡明易懂、經濟實用。 [關鍵詞 ]： 半水煤氣合成法 合成塔 催化劑 襄樊學院 2021屆學士學位設計 （ 論文 ） 報告紙 5 The year produces 80,000 tons to synthesize an ammonia to synthesize a work segment a technological design Name of stendent: zhengkunmeng Director: zhangyong Abstract The mission design of synthesizing the ammonia production es to a decision production to synthesize ammoniac scale, the request of the and the condition of the craft process. The method that this design adopts is half water coal gas to synthesize a method, it the main raw material is coal and nitrogen spirit, making use of coal future life hydrogen, but this design mainly is adopt nitrogen spirit and hydrogen towards synthesizing tower work a segment of designing, pastly the raw material used directly, it with synthesize tower for main , in the ammonia cold machine, water cold machine, annoyspirit exchanger, circulation machine, separate machine, congealed tower etc. assistance of function under, with four oxidize three irons for accelerant , at 485500℃ heat conditions e down make ammonia spirit. This design requests and control work principle of synthesizing the tower, produce of craft route, and can carry on an operation calculation according to the craft index sign. Include material balance in the craft the calculation the process, heat balance and the choose a calculation etc.. The use of the ammonia produced and output of three discard in this design to also have to speak of, Be synthesizing an efficiency to also have a further research. [keyword]: semiwater gas synthesize method synthetic tower 襄樊學院 2021屆學士學位設計 （ 論文 ） 報告紙 6 第一章 總 論 概述 氨是一種重要的含氮化合 物。 氨也是非常重要的工業(yè)原料，在化學纖維、塑料工業(yè)中，則以氨、硝酸和尿素作為氮元素的來源生產己內酰胺、尼龍 丙烯腈等單體和尿醛樹脂等產品。氨在水中的溶解度隨壓力增大而降低。 100℃ , MPa 下，爆炸界限為 %～ %(NH3)。 空氣煤氣：以空氣為汽化劑制取的煤氣，又稱為吹風 氣。再將吹風氣送入廢熱鍋爐以產生水蒸氣。 襄樊學院 2021屆學士學位設計 （ 論文 ） 報告紙 9 文獻綜述 合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎， 也是一些工業(yè)部門的重要原料，它的迅速發(fā)展促進了一系列科學技術和化學合成工業(yè)的發(fā)展，隨著科學技術的發(fā)展， 合成氨工業(yè)在國民經濟中的作用必將日益顯著。國際上以天然氣為原料的氮肥占 85%。煤的儲量約為石油、天然氣總和的 10 倍，自從 70 年代中東石油漲價后 ,從煤制氨路線重新受到重視 ,但因以天然氣為原料的合成氨裝置投資低、能耗低、成本低的緣故 ,預計到 20 世紀末 ,世界大多數合成氨廠仍將以氣體燃料為主要原料。同時，調整企業(yè)結構，減少基礎肥料生產廠數量， 提高單套裝置的規(guī)模，使合成氨工業(yè)朝現代化又邁進一步。 ⑴ 低壓法 操作壓力低于 20 MPa 的稱低壓。合成塔需用高鎳優(yōu)質合金鋼制造，即使這樣，也會產生破裂。決定生產條件最主要的因素有操作壓力、反應溫度、空間速度和氣體組成等。同時，高壓下反應溫度一般較高，催化劑使用壽命也比較短，操作管理比較困難。而催化劑必須在一定的溫度范圍內才具有活性，所以氨合成反應溫度必須維持在催化劑的活性范圍內。在中期活性降低，操作溫度應比初期適當提高 8~10 ℃ 。但在一定限度內，其他條件不變，增加空間速度，合成氨產量增加，單位時間所得的總反應熱增多，通過水冷器和氨冷器的氣體流量增大，需 要移走的熱量增多，導致冷凝器的冷卻面積要相應增大，否則就不能將高流速氣體中的氨冷凝下來。一般含氨混合氣體的冷凝分離是經水冷卻器和氨冷囂二步實現的。惰性氣體不參與反應，也不毒害催化劑，但由于他們的存在會降低氫氮比的分壓。由于原料氣的制備與凈化方法不同，新鮮氣體中惰性氣體的含量也不同。 綜合考慮的結果，一般中小型合成氨廠當操作壓力在 30 MPa 左右時，塔進口氨含量約控制在 %~%之間。h1 ④ 由 ③ 式得： F2 = F3/ ⑤ 把 ⑤ 代入 ② 得： – = F4 ⑥ 把 ④ 分別代入 ① ， ⑥ 兩式后，再由 ⑥ ① 可得： F3=183kmol 一 部 分 往 氫 回 收 車 間 ， 流 量 F3 = 183kmolh1 ⒉ 氣體帶出熱量 Q12 令帶出氣體時的溫度為 0℃ F6 = F17F171 ％ = kmolkg1 Q14 = F1317 = 686870 kJh1 , H2,6 = ％ , YNH3,6 = ％ , YN2,6 = ％ , YO2,6 = ％ , YAr,6 = ％ ⒈ 氣體帶入冷凝塔的熱量 Q21 Q21 = Q12 = 18361253 kJh1 ℃ = 60％ +6％ +26％ +5％ = kJh1) 支 方 (kJh1 ⒌ H2與 N2合成放出的熱量 Q35 襄樊學院 2021屆學士學位設計 （ 論文 ） 報告紙 26 加壓下氨合成反應熱效應計算式 △ HF = [++106/T3] 103T2+ △ HF ── 氨合成反應熱 kcalh1 ∴ F9 = F7 F8 = = ≈2031 kmolh1 ⒊ 廢熱鍋爐熱負荷 △ Q = Q42Q41= = kJh1) 合成塔進廢鍋爐 Q41 39212809 廢鍋爐帶出的熱量 Q42 脫氧水帶入熱量 Q 脫 蒸汽帶出熱量 Q 蒸 小計 小計 對氣 —氣換熱器作熱量衡算 F9 = 2031 kmolh1 ∴ 設 t13 = 144℃ ,即 417K 時，查表計算 ℃ ℃ = ％ +％ +％ +％ = 由 Q54 = t13 = Q54/()= (1758)= = ℃ 這與假設 144℃ 基本一致，符合條件。h1 YH2,14 = 60％ , YNH3,14 = 6％ , YN2,14 = 26％ ,YO2,14 = 5％ ,YAr,14 = 3％ 襄樊學院 2021屆學士學位設計 （ 論文 ） 報告紙 30 表 417 35℃ 下水冷器中出口氣體的 因子 物料 a b103 c107 35℃ H2 NH3 N2 O2 = 60％ +6％ +26％ +5％ = kJh1 襄樊學院 2021屆學士學位設計 （ 論文 ） 報告紙 31 表 418 水冷器熱量平衡匯總表 收方 (kJh1) 由水冷器 → 分離器帶進熱量 Q71 9829002 由分離器帶出往去氫回收車間的熱量 Q72 氨分離器液氨帶入熱量 Q74 由分離器 → 循環(huán)機帶出熱量 Q73 小 計 KJ/h 液氨帶出熱量 Q75 小 計 循環(huán)機熱量衡算 ⒈ 循環(huán)機出口氣體溫度計算，由《小氮肥廠工藝設計手冊》附表 111 查得循環(huán)氣中各組分的絕熱指數如下 襄樊學院 2021屆學士學位設計 （ 論文 ） 報告紙 32 表 420 絕熱指數 物料 NH3 Ar H2 N2 O2 K1 根據公式 1/(K1) = ∑Yλi/(Ki1) = ()+()+()+() +()= K = (K1)/K =