【正文】 0 . 0 0 8 4 6( ) ( ) 0 . 0 0 8 5 30 . 9 9 1 5 4VVLL? ? ? 39。深冷凈化器對粗合成氣 進行最后的凈化 ， 它由三個簡單的部分組成 :進出口換熱器、低速膨脹機及頂部有冷凝器的精餾塔。 年產(chǎn) 20 萬噸合 成氨工廠工藝設計 7 3 化工工藝設計 車間組成概述 本設計中合成氨的生產(chǎn)由轉(zhuǎn)化、變換、凈化、合成四個工段組成，由于 合成氨的生產(chǎn)不適合室內(nèi)生產(chǎn)，因此生產(chǎn)在露天進行。 年產(chǎn) 20 萬噸合 成氨工廠工藝設計 5 B 鍋爐房：布置在用蒸汽較多的地方，且是主導風向的下風向。 公用工程概述 廠址選在四川某市的郊區(qū)， 有可靠的供電網(wǎng)，輸、供電系統(tǒng)，附近 有鐵路、國道，交通便利，另外在不遠處有著一條河流，解決了水的難題。 I 年產(chǎn) 20萬噸 合成氨廠 工藝設計 摘 要 氨的 工業(yè) 生產(chǎn)主要是 利用 氮氣和氫氣通過催化劑的催化而得到 。 勞動力資源條件 廠區(qū)所在的市內(nèi)有著數(shù)所高等院校，人力資源豐富。 C 變配電站：靠近電力負荷中心，縮短了電線路線，減少了投資，且在水處理車間的上風向，煤堆場的平行風向。 車間生產(chǎn)綜合敘述 合成工段的概況及特點 合成工段的主要任務是將精制的合成氣通過壓縮機壓縮到所需的壓力進入合成塔內(nèi)進行催化反應生成產(chǎn)品氨。粗合成氣體進入凈化器后首先在原料 /流出物換熱器的頂部與凈化氣及凈化器廢氣換熱被冷卻 ， 然后流過膨脹機 ,膨脹機移去熱量以提供深冷裝置所需要的冷量。VV( ) ( ) 0 .0 0 8 5 0 .0 0 8 5 3LL 1 0 0 % 0 .3 5 3 %V0 .0 0 8 5()L? ?? ? ? ?誤 差 液氨儲罐出口液體含量（ %） 表 49 液氨儲罐出口液體 含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計 放出氣體組分含量由式 iii MLy V??計算 液氨儲罐出口氣體含量（ %） 410 液氨儲罐出口氣體含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計 （ 4） 液氨儲罐物料計算 以液氨儲罐出口一噸液氨為基準折標 3米 計算 液氨儲罐出口液體量 319 1 0 0 0 2 2 . 4L 1 3 1 8 . 5 8 3 m ( )0 . 9 9 9 2 9 1 7???? 標 其中 : 3NH 33 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 .5 8 3 9 9 .9 2 9 % 1 3 1 7 .6 4 7 m ( )NH NHL L x? ? ? ? 標 Ar 319 19 19 1 3 1 8 .5 8 3 0 .0 2 1 % 0 .2 7 7 m ( )A r A rL L x? ? ? ? 標 陜西科技大學畢業(yè)設計 18 2H 22 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 .5 8 3 0 .0 3 7 % 0 .4 8 8 m ( )HHL L x? ? ? ? 標 2N 22 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 .5 8 3 0 .0 1 3 % 0 .1 7 1 m ( )NNL L x? ? ? ? 標 液氨儲罐出口氣體量 ? 318 190. 00 85 0. 00 85 13 18 .5 83 11 .2 08 m ( )VL? ? ? ? ? 標 其中 : 3NH 33 31 8 1 8 1 8 1 1 .2 0 8 5 9 .5 7 4 % 6 .6 7 7 m ( )NH NHV V y? ? ? ? 標 Ar 318 18 18 11 .20 8 11 .11 1% 45 m ( )A r A rV V y? ? ? ? 標 2H 22 31 8 1 8 1 8 11 .2 08 21 .0 4% 2. 35 8m ( )HHV V y? ? ? ? 標 2N 22 31 8 1 8 1 8 11 .2 08 8. 27 5% 0. 92 8m ( )NNV V y? ? ? ? 標 19 18LV??液 氨 儲 罐 出 口 總 物 料 =+ = 3m( )標 由物料平衡 19 18 17L V L?? 317 m ( )L ? 標 則進口液體組分 3NH 33 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 .7 9 1 9 9 .5 8 8 % 1 3 2 4 .3 1 2 m ( )NH NHL L x? ? ? ? 標 Ar 317 17 17 1 3 2 9 .7 9 1 0 .1 1 5 % 1 .5 2 9 m ( )A r A rL L x? ? ? ? 標 2H 22 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 .7 9 1 0 .2 1 4 % 2 .8 4 6 m ( )HHL L x? ? ? ? 標 2N 22 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 .7 9 1 0 .0 8 3 % 1 .1 0 4 m ( )NNL L x? ? ? ? 標 年產(chǎn) 20 萬噸合 成氨工廠工藝設計 19 （ 5） 合成系統(tǒng)物料衡算 將整個合成系統(tǒng)看作一個系統(tǒng) ,進入該系統(tǒng)的物料有新 鮮補充氣體 V補,離開該系統(tǒng)的物料有去深冷凈化裝置的回收氣 V回 ,液氨儲罐弛放氣 V弛 ,產(chǎn)品液氨 L氨。 分離液體組分含量 液體中氨含量 33 0 .1 8 1 4 3 1 0 0 % 9 9 .5 8 8 %0 .1 8 2 1 8NHNH Lx L? ? ? ? 液體中氬含量 0 . 0 0 0 2 1 1 0 0 % 0 . 1 1 5 %0 . 1 8 2 1 8ArAr Lx L? ? ? ? 液體中氫含量 22 0 . 0 0 0 3 9 1 0 0 % 0 . 2 1 4 %0 . 1 8 2 1 8HH Lx L? ? ? ? 液體中氮含量 年產(chǎn) 20 萬噸合 成氨工廠工藝設計 15 22 0 . 0 0 0 1 5 1 0 0 % 0 . 0 8 3 %0 . 1 8 2 1 8NN Lx L? ? ? ? 氨分離器出口液體含量（ %） 表 45 氨分離器出口液體含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計 分離氣體組分含量 ： 氣體氨含量 333 0 . 2 1 0 . 1 8 1 4 3 1 0 0 % 3 . 4 9 3 %0 . 8 1 7 8 2N H N HNH mLy V? ?? ? ? ? 氣體氬含量 0 . 1 8 8 8 8 0 . 0 0 0 2 1 1 0 0 % 2 3 . 0 7 0 %0 . 8 1 7 8 2A r A rAr mLy V? ?? ? ? ? 氣體氫含量 222 0 . 4 1 6 4 8 0 . 0 0 0 3 9 1 0 0 % 5 0 . 8 7 8 %0 . 8 1 7 8 2HHH mLy V? ?? ? ? ? 氣體氮含量 222 0 . 1 8 4 6 4 0 . 0 0 0 1 5 1 0 0 % 2 2 . 5 5 9 %0 . 8 1 7 8 2NNN mLy V? ?? ? ? ? 氨分離器出口氣體含量（ %） 表 46 氨分離器出口氣體含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計 （ 3） 液氨儲罐氣液平衡計算 液氨儲罐入口液體含量（ %） 表 47 液氨儲罐入口液體含量（ %） 3NHm Arm 2Hm 2Nm 小計 陜西科技大學畢業(yè)設計 16 查得 t=17℃ P= 平衡常數(shù) 表 48 平衡常數(shù) KNH3 KAr KH2 KN2 540 575 620 根據(jù)氣液平衡原理 以液氨儲罐入口 1Kmol 液氨為計算基準 設 ( ) ? 代入上式得 333 88 841 5 ( )NHNH NHmL K molV KL? ? ???? 1 85 5401 ( )ArAr ArmL K m olVKL? ? ???? 222 1 85 5751 ( )HH HmL K m olV KL? ? ???? 222 1 85 6201 ( )NN NmL K m olV KL? ? ???? 出口液體總量 3 2 2NH A r H NL L L L L? ? ? ? =+++ = 放出氣體總量 m(i)L(i)= V1+( )K (i)L年產(chǎn) 20 萬噸合 成氨工廠工藝設計 17 1 1 91 54 08 46V L K mol? ? ? ? ? 計算氣液比 39。進一步的凈化包括甲烷化、急冷和干燥。 本圖采用 1： 500的比例。 （ 2） 輔助車間布置：以生產(chǎn)車間為中心，根據(jù)總 平面布置原則，綜合各種因素對各個輔助車間布置如下： A 維修車間：遠離廠區(qū)前，降低噪音污染，在主力生產(chǎn)車間附近，便于設備維修。 年產(chǎn) 20 萬噸合 成氨工廠工藝設計 3 2 工程設計條件與總平面布置 工程設計條 件 原材料及輔助物料的資源條件 本設計中主要原料是天然氣，而廠址將選在天然氣豐富的四川地區(qū)，因此原料的來源將是極為方便。 本設計是年產(chǎn) 20萬噸 合成氨廠 的工藝設計， 但由于合成氨的 整個 生產(chǎn)工藝較長，細節(jié)問題較多，鑒于設計時間的緊迫，本設計 主要 對合成氨的主要工段 ——合成工段 進行了工藝計算、設備選型，并繪制了全廠平面布置圖、 合成氨工藝流程示意圖、合成工段帶控制點工藝流程圖、合成工段物料流程圖、合成 車間的立面圖和平面圖。 總平面布置 總平面布置的基本原則 （ 1） 總平面布置首先必須滿足生產(chǎn)要求，以最大限度的保證生產(chǎn)作業(yè)線的連接、短捷、方便， 從原料進廠到成品出廠，整個流程必須符合生產(chǎn)工藝要求，力求做到流程線路暢通、連續(xù)、短捷、避免交叉進行 ， 使 各種物料的輸送距離 為最小。 D 水處理車間：靠近負荷中心，處理每日生產(chǎn)車間所需的工業(yè)用水，并提供部分生活用水。 在合成工段起決定作用的是催化劑，催化劑的選擇將決定整個合成工段設計。膨脹機流出物在換熱器底部進一步冷卻并部分冷凝后進入精餾塔。 由前面計算數(shù)據(jù)列入下表 表 411 衡算表 名稱 NH3 Ar H2 N2 氣量 3m( )標 補充氣 V補 回收氣 V回 弛放氣 液氨 入塔氣 V入 出塔氣 V出 根據(jù)物料平衡和元素組分平衡求 V補 ， V回 ， V入 ， V出 。VV( ) ( ) 4 .5 0 0 4 .4 8 9LL 1 0 0 % 0 .2 4 4 %V4 .5 0 0()L? ?? ? ? ?誤 差 假定正確。出口氣經(jīng)冷卻送到二氧化碳脫除工藝 ， 二氧化碳可以用已經(jīng)商業(yè)化的工藝除去。 另外 ，總平面布置圖右上方 繪 有風向玫瑰圖，下方 繪 有明細表等。 總平面布置概述 （ 1） 生產(chǎn)區(qū)布置：由于合成氨的生產(chǎn)不適合于室內(nèi)生產(chǎn)，因此全部是露天式生產(chǎn)，各工段按流程的順序建設，本設計中呈 U型。下表就是近年來我國合成氨消費增長和供求 情況： 陜西科技大學畢業(yè)設計 2 表 11 我國合成氨消費增長和供求情況 萬 t 年份 產(chǎn)量 進口量 出口量 表觀消 費量 1995 2021 2021 年均增長率 /% 從上表可以看出，我國對合成氨的需求一直穩(wěn)定增長，針對我過合成氨產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，在我國建立大型的合成氨廠是很有必要也是很有前途的；因此，設計的合成氨廠的規(guī)模定為年產(chǎn) 20萬噸合成氨。 關鍵詞 ： 氨 ， 催化劑 ，