【正文】 ； 入塔氫含量：y5H2=［100（18+）］3/4100％=％； 入塔氬含量：y5Ar=18％％=％； 入塔氮含量：y5N2=［100（18+）］1/4100％=％ 入塔氣組分含量 NH3CH4ArH2N2小計(jì)100 （2）合成塔出口氣組分： 以1000kmol/h入塔氣作為基準(zhǔn)求出塔氣組分， 由下式計(jì)算塔內(nèi)生成氨含量：MNH3=M5(y8NH3y5NH3)/(1+y8NH3)=1000( )/(1+)= 出塔氣量: M8=入塔氣量—生成氨含量== 出塔氨含量： y8NH3=％ 出塔甲烷含量：y8CH4=(M5/M8)y5CH4=(1000/)％=％ 出塔氬含量： y8Ar=(M5/M8)y5Ar=1000/％=％ 出塔氫含量： y8H2=3/4(1y8NH3y8CH4y8Ar)100％=3/4()100％=％ 出塔氮含量： y8N2=1/4()100％=％ 出塔氣體組分含量NH3CH4ArH2N2小計(jì)100 （3）合成率： 合成率=2MNH3/［M5(1y5NH3y5CH4y5Ar)］100％ =2［1000()］100％=％ 已知氨分離器入口混合物組分mNH3mCH4mArmH2mN2小計(jì) 查t=35℃，P=： 各組分平衡常數(shù)KNH3KCH4KArKH2KN2 設(shè)（V/L）=，帶入L(i)=m(i)/［1+(V/L)K(i)］=L(i): LNH3=mNH3/［1+(V/L)KNH3］= LCH4= mCH4/［1+(V/L)KCH4］= LAr=mAr/［1+(V/L)KAr］= LH2=mH2/［1+(V/L)KH2］= kmol LN2=mN2)/［1+(V/L)KN2］= L總= L(NH3)+ L(CH4)+ L(Ar)+ L(Ar)+ L(H2)+ L(N2)= 分離氣體量：V=1L== 計(jì)算氣液比：（V/L）＇= 誤差［（V/L）（V/L）＇］/（V/L）=（）/100％=％，結(jié)果合理。 V入= m3 入塔物料：V5= m3NH3 V5NH3=﹪=CH4 V5CH4=﹪=Ar V5Ar=﹪=H2 V5H2=﹪=N2 V5N2=﹪= 合成塔一出，二進(jìn)物料，熱交換器，冷氣進(jìn)出物料等于合成塔入塔物料即　　V5=V6=V7= m3 出塔物料　　 V8= m3NH3 V8NH3=﹪= m3CH4 V8CH4=﹪= m3Ar V8Ar=﹪= m3H2 V8H2=﹪=N2 V8N2=﹪= m3 合成塔生成氨含量：ΔVNH3=V8NH3V5NH3 = == 由于沸熱鍋爐進(jìn)出口物料，熱交換器進(jìn)出口物料等于合成塔出塔物料。(0N2)= 100﹪=% 入口液體中組分含量 m180。通常，中小型氮肥廠用32MPa ,大型廠用10～20MPa。但是該法不能充分吸收熱量。水和氨冷卻氣體的過程是在水冷器和氨冷器里操作。 所以，高溫、高壓、高純度是合成氨生產(chǎn)過程中的必然要求。該法法的操作壓力為10MPa左右，溫度控制在400～450℃。④ K2O可降低催化劑的金屬電子逸出功，即使它使催化劑的表面積下降了，但是提高了其活性。但是，反應(yīng)非平衡狀態(tài)下該式不適用，當(dāng)pNH3→0時(shí)r→∞。對(duì)于氨合成反應(yīng)來(lái)說(shuō)，增加反應(yīng)壓力能增加氣體濃度，使分子間碰撞的機(jī)會(huì)加大，以此加快反應(yīng)的速率。一般認(rèn)為其反應(yīng)機(jī)理為：N在催化劑上被活性吸附，變成為N原子，再逐漸加H，依次變成NH、NH2和NH3。因?yàn)槭X油價(jià)格上漲等因素，以天然氣為原料的制氨技術(shù)正不斷取締以石腦油制取合成氨原料氣的合成氨廠。氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)是合成氨工業(yè), 它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位舉足輕重。清潔生產(chǎn)將成為國(guó)內(nèi)外企業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要目標(biāo)。通過使用材料的類型來(lái)區(qū)分，有17套設(shè)備是以天然氣為原料，有9套設(shè)備是以重油為原料，有6套設(shè)備是以輕油為原料，有2套設(shè)備是以煤為原料。（2）氨的催化氧化是化學(xué)工業(yè)制硝酸的重要反應(yīng)，它是一個(gè)放熱反應(yīng)。本人通過查看、參考了大量的文獻(xiàn)和資料，并結(jié)合老師搜集的有關(guān)資料，完成了年產(chǎn)19合成氨合成工段的初步設(shè)計(jì)。在整個(gè)合成氨流程中，氨的合成工段是最核心的部分，是合成氨廠最后一道工序。 separating unreacted ammonia gas after recycling, and therefore the use of ammonia synthesis loop process in general. Through access to relevant documents and information, choose a reasonable design, plete with an annual output 80,000 tons of synthetic ammonia synthesis section of the preliminary design. This process has been the material balance and energy balance, and pleted the calculation and selection of major equipment. Finally, with the help of CAD technology to draw a flow chart, and major equipment floorplan diagram.Key words: Cycle process。 氨的物理性質(zhì) (1)氨的具有刺激性氣味的氣體它對(duì)人的眼睛、喉嚨、鼻子等有刺激作用。 合成氨的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)合成氨技術(shù)的不斷發(fā)展，使得氨合成的裝備的發(fā)展趨勢(shì)是單系列、節(jié)能型和大型化等。在此基礎(chǔ)上，還新建了空氣分離工序，使用內(nèi)壓縮空氣和全低壓的工藝技術(shù)，主要供應(yīng)煤氣化工藝所需要的工藝氧氣和高、中、低壓氮?dú)?。各種含氮復(fù)合肥料也可以將氨加工來(lái)制取。其中氣體原料包括天然氣及焦?fàn)t氣；而液體原料包括重質(zhì)油和石腦油；而固體原料包括煤及其加工品碳化煤球、焦炭以及水煤漿[3]。它和固定床間歇造氣區(qū)別在于沸騰床或氣流床都要連續(xù)作業(yè)且要用到氧氣或富氧空氣。所以，從反應(yīng)平衡來(lái)看，提高氨的平衡產(chǎn)率就要要保持低溫。物理意義：標(biāo)況下，單位時(shí)間內(nèi)在1立方米的催化劑上所經(jīng)過的氣體的體積。氨有較低的轉(zhuǎn)化率，一般轉(zhuǎn)化率是10~20%氨合成反應(yīng)如下： (g) + N2(g) = NH3(g)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其平衡常數(shù)為 Kf0為真正的平衡常數(shù)，它由熱力學(xué)關(guān)系決定。它主要來(lái)源于補(bǔ)充氣，保持循環(huán)氣中一定的惰性氣體含量主要是靠放空氣（馳放氣）決定的。在合成氨的生產(chǎn)中，它的最后一道工序是氨的合成。選取正確的合成壓力，就要結(jié)合設(shè)備投資和壓縮功耗綜合分析。其中的油不但會(huì)造成催化劑中毒，還會(huì)在熱交換器壁上附著，使交換器傳熱效率降低，所以一定要去除它。(5)惰性氣體的排除 通過以下三種方法可帶出氨合成循環(huán)系統(tǒng)的情性氣體：①系統(tǒng)泄露些許；②液氨中溶解些許；③放空是主要方式。 ③對(duì)反應(yīng)前的氫氮混合氣和預(yù)熱高壓鍋爐給水預(yù)熱。 從而可計(jì)算出液體中各組分含量： 液體中氨含量： xNH3=LNH3/L=100％=％ 液體中氬含量： xAr=LAr/L=IOO％=％ 液體中甲烷含量：xCH4=LCH4/L=100％=％ 液體中氫含量: xH2=LH2/L=100％=％ 液體中氮含量： xN2=LH2/L=100％=％ 氨分離器出口液體含量NH3CH4ArH2N2小計(jì) 分離氣體組分含量： 氣體氨含量： yNH3=［mNH3LNH3］/V=％ 氣體甲烷含量： yCH4=［mCH4LCH4］/V=％ 氣體氬含量： yAr=［mArLAr］/V=％ 氣體氫含量： yH2=［mH2LH2］/V=％ 氣體氮含量： yN2=［mN2LN2］/V=％ 氨分離器出口氣體含量NH3CH4ArH2N2小計(jì)查t=10℃，p=： 各組分的平衡常數(shù)KNH3KCH4KArKH2KN227517580 冷交換器出口液體組分含量： 出口液體甲烷含量： xCH4=yCH4/ KCH4=％ 出口液體氨含量： xNH3=yNH3/ KNH3=％ 出口液體氬含量： xAr=yAr/ KAr=％ 出口液體氫含量： xH2=yH2/ KH2=％ 出口液體氮含量: xN2=yN2/ KN2=％ 冷交換器出口液體組分含量NH3CH4ArH2N2小計(jì) 由于氨分離器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；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)。 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 ①帶入②得: L11出= m3 V11出= 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＝ 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= % = 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。(0H2)= 100﹪=% 入口液體中氮?dú)夂? m180。在15～30Pa的范圍內(nèi)，功耗的區(qū)別很小，因此采用中壓法合成氨技術(shù)非常普遍。在塔內(nèi)放置換熱器，拿反應(yīng)后的高溫氣體加熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，讓催化劑的達(dá)到活性溫度。冷凝法是現(xiàn)在常用的分離方法。但是，我們只要不斷認(rèn)識(shí)這一客觀規(guī)律并熟悉這一客觀規(guī)律就能實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。現(xiàn)在工業(yè)上采用此法的不多。③ CaO能使熔融物的熔點(diǎn)及粘度降低，還能使催化劑的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。 上式只適用于低壓且接近平衡的情況，壓力較高時(shí)，要結(jié)合實(shí)驗(yàn)速率常數(shù)與壓力的關(guān)系。特別是空間速度太大，會(huì)增大合成塔出來(lái)的氣體帶出的熱量，無(wú)法控制催化劑床層的溫度，不易冷凝循環(huán)氣中的氨，所以空速不宜太大。所以增加反應(yīng)的壓力，反應(yīng)會(huì)往生成氨的方向移動(dòng)。這是一個(gè)放熱、可逆、體積縮小的反應(yīng)。采用這種原料的技術(shù)與天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化重要區(qū)別在于轉(zhuǎn)化反應(yīng)中采用耐烯烴的特用催化劑。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率靠科學(xué)技術(shù)的發(fā)展來(lái)實(shí)現(xiàn)，這將是未來(lái)發(fā)展合成氨氮肥工業(yè)新趨勢(shì)。清潔生產(chǎn)已經(jīng)成為未來(lái)工業(yè)產(chǎn)業(yè)重視的問題。其中，只有1套裝置是用于生產(chǎn)硝酸磷肥的，其他的均用于產(chǎn)尿素。 氨的化學(xué)性質(zhì)（1）氨氣與氯化氫氣體相遇會(huì)產(chǎn)生大量的白煙,氨氣還可以可與氯氣發(fā)生反應(yīng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于用已學(xué)過的知識(shí)來(lái)解決實(shí)際工程技術(shù)問題和獲取新知識(shí)，并且在實(shí)際的過程中體驗(yàn)學(xué)術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)并且掌握所用的技巧與獲取信息的方法，而且還能增強(qiáng)計(jì)算、作圖、編寫文件、使用規(guī)范化手冊(cè)等最基本的實(shí)際工作方面的能力，還鞏固和加深所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)，使之系統(tǒng)化和專業(yè)化。6 發(fā)題時(shí)間：2015年3月1日 指導(dǎo)教師： （簽名）學(xué) 生： （簽名）湖 南 科 技 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評(píng)語(yǔ)[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究?jī)?nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]