【正文】 即V8=V9=V10= m3 進(jìn)器物料：水冷器進(jìn)氣物料等于熱交換器出口物料，即 V10入= m3 出器物料：在水冷器中部分氣氨被冷凝；由氨分離器氣液平衡計(jì)算得氣液比(V/L)=,有如下方程:V11出/L11出=(V/L)= ┉┉┉┉┉┉①V11出+L11出=L10入= ┉┉┉┉┉┉② 將 V11出=②得: L11出= m3 V11出= m3 出口氣體組分由V11i=V11出y11i得: 其中， NH3 V11NH3=%=CH4 V11CH4=% =Ar V11Ar= % =H2 V11H2=% =N2 V11N2=% = 出口液體各組分由L11i=V8iV11i 其中， NH3 L11NH3= =CH4 L11CH4= =Ar L11Ar= =H2 L11H2= =N2 L11N2= = 進(jìn)器物料：氨分離器進(jìn)器總物料等于水冷器出口氣液混合物總物料 即　V11=V11出+L11出= + = m3 出器物料：氣液混合物在器內(nèi)進(jìn)行分離，分別得到氣體和液體出器氣體V12＝V11出＝ m3，出器液體L15＝L11出＝ m3 氨分離器出口氣體放空V13= m3 其中， NH3 V13NH3=% =CH4 V13CH4=% =Ar V13Ar= % =H2 V13H2=% =N2 V13N2=% = 進(jìn)器物料：進(jìn)器物料等于氨分離器出口氣體物料減去放空氣量V14=V12V13= = m3 其中， NH3 V14NH3= % = m3CH4 V14CH4= % = m3Ar V14Ar= %= m3H2 V14H2= % = m3N2 V14N2= % = m3 出器物料（熱氣）：設(shè)熱氣出口溫度17℃ 查 t=17℃,P= NH3=﹪，計(jì)算熱氣出口冷凝液氨時(shí)，忽略溶解在液氨中的氣體。兩種液體百分比估算值，即水冷后分離液氨占總量的白分?jǐn)?shù)。氨合成壓力高對(duì)合成反應(yīng)有利, 但能耗高。(6)反應(yīng)熱的回收利用氨的合成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，必須回收利用這部分反應(yīng)熱。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。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)。合成氨生產(chǎn)中合成工段經(jīng)常接觸的液體毒物有液氨、氨水等。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。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。但因?yàn)楹铣尚矢?，放出的熱量多，催化劑溫度高，易過(guò)熱而失去活性，所以催化劑的使用壽命較短。合成氨工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中舉足輕重。此外，液氨本身就是一種高效氮素肥料，可以直接施用，一些國(guó)家已大量使用液氨。、用途及市場(chǎng)需要 (1) 氨的物化性能合成氨的化學(xué)名稱為氨，%。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)緊密圍繞“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]。(2) 以“油改氣”和“油改煤”為核心的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整和以“多聯(lián)產(chǎn)和再加工”為核心的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整,是合成氨裝置“改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力”的有效途徑。氨與酸或酸酐可以直接作用，生成各種銨鹽；氨與二氧化碳作用可生成氨基甲銨，脫水成尿素；在鉑催化劑存在的條件下，氨與氧作用生成一氧化氮，一氧化氮繼續(xù)氧化并與水作用，便能得到硝酸。此外，氨還是常用的冷凍劑。我國(guó)七十至九十年代先后重復(fù)引進(jìn)30 多套大化肥裝置,耗費(fèi)巨額資金,在提高了化肥生產(chǎn)技術(shù)水平的同時(shí),也受到國(guó)外的制約。從動(dòng)力消耗看，合成系統(tǒng)的功耗占全廠總功耗的比重最大。當(dāng)氫氫比為3時(shí)，對(duì)于氨合成反應(yīng)，可得最大平衡氨含量，但從動(dòng)力學(xué)角度分析，最適宜氫氨比隨氨含量的不同而變化。以烴類為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法制取原料氣，鎳催化劑對(duì)硫含量限制十分嚴(yán)格，(重量)以下。 合成氨廢水合成氨生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水是COD的主要來(lái)源。(1)氣體的壓縮和除油 為了將新鮮原料氣和循環(huán)氣壓縮到氨合成所要求的操作壓力，就需要在流程中設(shè)置壓縮機(jī)。分離氨后剩余的氫氮?dú)?，除為降低情性氣體含量而少量放空以外，與新鮮原料氣混合后，重新返回合成塔，再進(jìn)行氨的合成，從而構(gòu)成了循環(huán)法生產(chǎn)流程。(2) 預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣和副產(chǎn)蒸汽。除盡可能提高熱回收率,多產(chǎn)蒸汽外, 應(yīng)考慮提高回收熱的位能, 即提高回收蒸汽的壓力及過(guò)熱度。(0NH3)=100﹪=﹪ 入口液體中甲烷含量 m180。在壓力P=29。(0i)將整個(gè)合成看著一個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)入該系統(tǒng)的物料有新鮮補(bǔ)充氣補(bǔ)V補(bǔ)， 離開(kāi)該系統(tǒng)的物料有放空氣V放，液氨貯槽弛放氣V弛，產(chǎn)平液氨L氨 。在水冷器內(nèi)管被管外的循環(huán)水冷卻后出水冷器，進(jìn)入氨分離器，部分液氨被分離出來(lái)，氣體出氨分離器，進(jìn)入透平循環(huán)機(jī)入口，經(jīng)加壓后進(jìn)入循環(huán)氣濾油器出來(lái)后進(jìn)入冷交換器熱氣進(jìn)口。此法的優(yōu)點(diǎn)是減少了塔內(nèi)換器的面積，從而減小了塔的體積，同時(shí)熱能回收完全。由此可見(jiàn)，放空的位置應(yīng)該在氨已大部分分離之后，而又在新鮮氣加入之前。在正常操作的情況下，加熱氣體的熱源主要是利用氨合成時(shí)放出的反應(yīng)熱，即在換熱器中反應(yīng)前的氫氮混合氣被反應(yīng)后的高溫氣體預(yù)熱到反應(yīng)溫度。液氨由氨罐進(jìn)入氨冷器蒸發(fā)為氣氨，送碳化崗位制取碳酸氫銨；或送硝酸車間制取硝酸和硝銨；或送硫銨車間制取硫酸銨；或?qū)⒁喊彼湍蛩剀囬g制取尿素等。氨中毒的癥狀首先是服粘膜和呼吸道粘膜受到刺激、胸感抑郁、胃痛、打噴嚏、流口水、周身有不舒服感。因此，循環(huán)氣中惰性氣體含量應(yīng)根據(jù)新鮮氣惰性氣體含量、操作壓力、催化劑活性等條件而定。但此法所用催化劑對(duì)毒物很敏感，易中毒，使用壽命短，因此對(duì)原料氣的精制純度要求嚴(yán)格。對(duì)于合成系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，液體氨即是它的產(chǎn)品。%%。(2) 氨的用途氨是基本化工產(chǎn)品之一，用途很廣。 2. 進(jìn)行化工計(jì)算，包括物料衡算、能量衡算以及設(shè)備選型和計(jì)算。寧夏大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)fdfsafh工藝設(shè)計(jì)姓 名： 王康洲 指導(dǎo)教師： 陳學(xué)文 院 系： 化工學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 提交日期： 目 錄中文摘要………………………………………………………………2外文摘要……………………………………………………………………………31．總論…………………………………………………………………………4 設(shè)計(jì)任務(wù)的依據(jù)………………………………………………………………4 概述…………………………………………………………………………… 設(shè)計(jì)題目…………………………………………………………7 設(shè)計(jì)具體類容范圍及設(shè)計(jì)階段………………………………………用途及市場(chǎng)需要…………………………………8………………………………………8………………………………………………………………………來(lái)源……………………………………8 ………………………………………8………………………………………8……………………………………………8 ………………………………………………………………8 ………………………………………………………………82．生產(chǎn)流程及生產(chǎn)方法的確定……………………………………………83．生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述…………………………………………………………………144．工藝計(jì)算……………………………………………………………………16 原始條件…………………………………………………………16 物料衡算…………………………………………………………16 合成塔物料衡算……………………………………………………18 ………………………………………………19 …………………………………………………19 …………………………………………………25 ………………………………………………………29 熱交換器熱量計(jì)算…………………………………………………35 水冷器熱量計(jì)算………………………………………………………36 氨分離器熱量核算……………………………………………………39 5. 主要設(shè)備選型…………………………………………………………………39 廢熱鍋爐設(shè)備工藝計(jì)算………………………………………………………40 計(jì)算條件…………………………………………………………………40 官內(nèi)給熱系數(shù)α計(jì)算……………………………………………………41 管內(nèi)給熱系數(shù)αi計(jì)算…………………………………………………42 總傳熱系數(shù)K 計(jì)算……………………………………………………43 平均傳熱溫差m Δt 計(jì)算………………………………………………44 傳熱面積…………………………………………………………………45 ……………………………………………………………466. 環(huán)境保護(hù)與安全措施……………………………………………………………47 ………………………………………………………………………48 化學(xué)沉淀—A/ O 工藝處理合成氨廢水………………………………49 合成氨尾氣的回…………………………………………………………50………………………………………………………………………51 防毒…………………………………………………………………52 防火……………………………………………………………………53 防爆……………………………………………………………………54 …………………………………………………………………55…………………………………………………………………56 ……………………………………………………………………57結(jié)束語(yǔ)……………………………………………………………………………40注釋………………………………………………………………………………40參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………42致謝…………………………………………………………………………………43附錄…………………………………………………………………………………43年產(chǎn)8萬(wàn)噸合成氨合成工藝設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：詹益民（黃山學(xué)院化學(xué)系，黃山，安徽 245000）摘 要：介紹合成氨合成生產(chǎn)工藝流程，著重通過(guò)對(duì)此工藝流程的物料衡算，能量衡算確定主要設(shè)備選型。設(shè)計(jì)任務(wù)書是項(xiàng)目設(shè)計(jì)的目的和依據(jù)：產(chǎn)量：80 kt/a 液氨放空氣（惰性氣Ar +CH4 ）：17% 原料：新鮮補(bǔ)充氣N2 24%，H2 %，Ar %，CH4 % 合成塔進(jìn)出口氨濃度：%，% 放空氣:（惰性氣Ar +CH4 ）～17% 合成塔操作壓力 32 MPa （絕壓） 精練氣溫度 40℃ 水冷器出口氣體溫度 35 ℃ 循環(huán)機(jī)進(jìn)出口壓差 年工作日 310 d計(jì)算基準(zhǔn) 生產(chǎn)1t氨：年產(chǎn)8萬(wàn)噸合成氨合成工段設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)具體內(nèi)容范圍及設(shè)計(jì)階段本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容為合成氨合成工段的設(shè)計(jì)，具體包括以下幾個(gè)設(shè)計(jì)階段： 1. 進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，確定生產(chǎn)方法和生產(chǎn)工藝流程。液氨或干燥的氣氨，對(duì)大部分物質(zhì)沒(méi)有腐蝕性，但在有水的條件下，對(duì)銅、銀、鋅等有腐蝕作用[3]。2000 。 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。由于操作壓力和溫度都比較低，故對(duì)設(shè)備要求低，容易管理，且催化劑的活性較高，這是此法的優(yōu)點(diǎn)。如果循環(huán)氣中惰性氣體含量一定，新鮮氣中惰性氣體含量增加，根據(jù)物料平衡關(guān)系，新鮮氣消耗隨之增大。它對(duì)人的眼睛和呼吸器官有較大的傷害作用。然后將所得的氣氨，從氫氮混合氣中經(jīng)冷卻冷凝成為液態(tài)氨分離出來(lái)。(2)氣體的預(yù)熱和合成 壓縮后的氫氮混合氣需加熱到催化劑的起始活性溫度，才能送入催化劑層進(jìn)行氨合成反應(yīng)。在氨合成循環(huán)系統(tǒng)中，流程中各部位的惰性氣體含量是不同的，放空位置應(yīng)該選擇在惰性氣體含量最大而氨含量最小的地方，這樣放空的損失最小。反應(yīng)后的高溫氣體首先通過(guò)塔內(nèi)側(cè)換熱器預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，然后再通過(guò)塔外的換熱器預(yù)熱高壓鍋爐給水。二、三、四層(觸媒)溫度，一路作為塔底副線調(diào)節(jié)一層溫度，另一路為二入主線氣體，通過(guò)下部換熱器管間與反應(yīng)后的熱氣體換熱、預(yù)熱后沿中心管進(jìn)入觸媒層頂端，經(jīng)過(guò)四層觸媒的反應(yīng)后進(jìn)入下部換熱器管內(nèi)，從二次出口出塔、出塔后進(jìn)入廢熱鍋爐進(jìn)口，在廢熱鍋爐中副產(chǎn)25MPa 蒸氣送去管網(wǎng)，從廢熱鍋爐出來(lái)后分成二股，一股進(jìn)入氣氣換熱器管內(nèi)與管間的冷氣體換熱，另一股氣體進(jìn)入鍋爐給水預(yù)熱器在管內(nèi)與管間的脫鹽，脫氧水換熱，換熱后與氣氣換熱器出口氣體會(huì)合，一起進(jìn)入水冷器。(0i)≈ M180。7MPa 下的氣體反應(yīng)熱簡(jiǎn)化計(jì)算公式為：H=11599+, t=370℃代入得： H=11599+370=由物料平衡計(jì)算知氨產(chǎn)量ΔVNH3=(標(biāo)）=則合成塔內(nèi)反應(yīng)熱QR=(Hr)ΔVNH3==(5) 二次入塔氣體帶入熱量Q2Q2=(Q1+Q3+Q損)(QRQ5)=V2Cp2t2t2=((Q1