【文章內(nèi)容簡介】 電車間、造氣車間、壓縮車間、碳化車間、合成車間和尿素車間。還應有備件庫、機修車間、消防車間等輔助車間。倉庫區(qū)：應靠近主干道以便于運輸。平面布置有以下幾個特點：廠房建筑物的布置與生產(chǎn)工藝流程相適應。原料﹑半成品和成品形成整個順序，盡量保證流水作業(yè)，避免逆行和交叉；鍋爐房﹑水泵房﹑配電站等輔助車間盡量靠近其主要部門，以縮短期間距離，節(jié)省投資；由前區(qū)到生產(chǎn)區(qū)主要干道，應避免與主要運輸?shù)缆方徊?；盡量使大多數(shù)廠房向陽﹑背風﹑避免瓦斯等，盡可能使各廠區(qū)有條件采用自然采光和自然通風等；按防火規(guī)范的要求，保證建筑物之間的距離，符合規(guī)定；根據(jù)衛(wèi)生規(guī)范的要求，保證廠區(qū)內(nèi)衛(wèi)生符合規(guī)定；根據(jù)環(huán)境發(fā)展的要求，生產(chǎn)區(qū)設在有廢渣處理系統(tǒng)﹑廢水處理系統(tǒng)﹑廢氣處理系統(tǒng)等設施 ；考慮工廠今后的發(fā)展，在廠區(qū)留有建筑余地；盡量做到以生產(chǎn)區(qū)為軸線，再考慮輔助車間﹑行政樓和道路的安排。企業(yè)實行廠長負責制，各部門負責人直接受廠長負責，并實行三級管理，廠、科、車間及人員編制以組織好生產(chǎn)為原則。生產(chǎn)車間實行三班制，每班八小時，機械設備大修每二年一次，機械設備保養(yǎng)每一年一次。 合成氨全廠人員編制工種班制男女總?cè)藬?shù)熱電崗位333原料崗位333造氣崗位333變換崗位333脫碳崗位333甲烷化崗位333壓縮崗位333脫硫崗位333尿素崗位333司爐崗位333技術員1314安全員122輔助人員155車間主任144總計3213453 吸收塔和解吸塔的物料衡算和熱量衡算設計條件：（1）每噸氨耗變換氣近似取4278m(STP)，簡記為4278Nm3/ t氨（下同）。（2）變換氣組成為：CO2：；CO：；H2：；N2：；CH4：（均為體積分數(shù)，下同；其它組分被忽略）；（3）%；（4）PC吸收劑的入塔濃度根據(jù)操作情況選取；（5）氣液兩相的入塔溫度均選定為30℃；（6）；（7）年工作日330d，每天24h連續(xù)運行。計算基準：依照：年工作日以330d，每天以24h連續(xù)運行計，有33024=7920h，此處按8000h算。合成氨：（300000t/a）/（8000h/a）=。變換氣：4278Nm變換氣/t氨。 變換氣各組分體積分數(shù)及組分分壓項目CO2COH2N2CH4合計體積分數(shù)（%）100（MPa）（Kgf/cm2）（atm）因為是高濃度氣體吸收，故吸收塔內(nèi)CO2的溶解熱應予以考慮?，F(xiàn)假設出塔氣體溫度與入塔液的溫度相同，為TV2=30℃，出塔液的溫度為TL1=35℃，并取吸收飽和度（定義為出塔溶液濃度對其平衡濃度的百分數(shù)）為80%，然后利用物料衡算結(jié)合熱量衡算驗證生疏溫度假設的正確性。有人關聯(lián)出了CO2再PC中溶解的相平衡關系，因數(shù)據(jù)來源不同，關聯(lián)式略有差異[12]。lgXco2=lgPco2+（1）式中：Xco2——溶解度，kmolCO2 /kmolPCPco2——CO2分壓，kgf/cm2 T——PC出塔溫度，K lgXco2=lgPco2+（2） 式中： Xco2— CO2溶解度，kmolCO2 /kmolPCPco2—CO2分壓，atm T—PC出塔溫度，K lgXco2=lgPco2+(3)式中：Xco2—摩爾百分數(shù)，無因次Pco2—CO2分壓，atm T—PC出塔溫度，K 用關聯(lián)式（1）計算出塔溶液中CO2的濃度有 lgXco2=+Xco2= /kmolPC=（）= Nm3CO2/ m3PC式中：—PC的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；1187—出塔溶液的密度（近似取純PC的密度，kg/m3）。 PC的密度與溫度的關系 PC密度與溫度的關系：ρ= 式中：t—溫度，℃；ρ—密度， kg/m3。30℃：ρL1=1192kg/ m3；35℃：ρL2=1187 kg/ m3 PC的蒸汽壓查PC理化數(shù)據(jù)知，PC蒸汽壓于操作總壓及CO2的氣相分壓相比均很小，故可認為PC不揮發(fā)。 PC的黏度logμ=+（） T—為熱力學溫度，K。、操作溫度為35℃下在數(shù)據(jù)，并取相對吸收飽和度為80%，并且甲烷含量很少，而且其在PC中的溶解度也很小，故將其近似處理。 各組分在PC中的溶解度數(shù)據(jù)項目CO2COH2N2合計組分分壓(MPa)溶解度(Nm3/m3PC)溶解量(Nm3/m3PC)溶解氣體積分數(shù)(%)%。其它氣體在PC中的溶解度很小，故也可將CO2以外的組分視為惰性氣體而忽略不計，而只考慮CO2的溶解吸收，將多組分吸收簡化為單組份吸收的問題。說明：，故計算的實際溶解量時應將其扣除。其他組分本身溶解度就很小，經(jīng)解吸后的殘值完全可被忽略。CO2溶解量的計算如下：前已算出，35℃時CO2在PC中的平衡溶解度Xco2=，PC對CO2的實際溶解能力為：= Nm3/m3PC。 溶劑夾帶量 Nm3/m3PC計，各組分被夾帶的量如下：CO2：= Nm3/m3PCCO：= Nm3/m3PCH2：=N2：=CH4：= 溶液帶出的氣量為夾帶量與溶解量之和CO2：+= Nm3/m3PC %CO：+= Nm3/m3PC %H2：+= Nm3/m3PC %CH4： +0= Nm3/m3PC %N2：+= Nm3/m3PC % 以VVV3分別代表進塔（出塔）及溶液帶出的總氣量，以yyy3分別代表CO2相應的體積分率，對CO2作物料衡算有：聯(lián)立兩式解之得V3===62200Nm3/hV2= V1 V3=21390062200=151700 Nm3/h Nm3，故有：L===3757m3/h37571187=4459560kg/h操作的氣液比為V1/L=213900/3757= Nm3/m3L0=443757=1476kg/h夾帶氣量：3757=1127 Nm3/h夾帶氣的平均摩爾質(zhì)量：1=44+28+2+28=夾帶氣的質(zhì)量流量：1127247。=1017kg/h溶解氣量：622001127=61073kg/h溶解氣的平均摩爾質(zhì)量：=44+28+2+28= kg/kmol溶解氣的質(zhì)量流量：61073247。=117552kg/h帶出氣體的總質(zhì)量流量：1017+117552=118569kg/h，= kgf/cm2，此時CO2的分壓為： Pco2==此時分壓呈平衡的CO2液相濃度為：lgXco2=+= Xco2= CO2/kmolPC ==＞ Nm3CO2/m3PC式中：1192為吸收液在塔頂30℃時的密度，近似取純PC液體的密度值。計算結(jié)果表明：%， Nm3/m3PC，本設計的取值正好在其所要求的范圍之內(nèi)，故選取值滿足要求。出塔氣體的體積流量應為入塔氣體的體積流量與PC帶走氣體的體積流量之差。CO2：2139003757= Nm3/h %CO：2139003757= Nm3/h %H2：213900+3757= Nm3/h %N2：213900+= Nm3/h % Nm3/h % 出塔氣的平均摩爾質(zhì)量：2=44+28+2+28=出塔氣的質(zhì)量流量：V2=247。=74427kg/h因難以查到真實氣體的定壓比熱容，但氣體的壓力并非很高，故可借助理想氣體的定壓比熱容公式進行近似計算。理想氣體的定壓比熱容： CPV=ai+biT+ciT2+DdiT3。組分溫度系數(shù) 定壓比熱容abcdCP1CP2CO2102105109CO102106109H2103106109N2102106109進出塔氣體的摩爾比熱容： ===+++=由于（1187為35℃時純PC的密度）其量很少，因此可用純PC的密度代替溶液的密度（其它物性也如此）。根據(jù)PC的定壓比熱容公式：CpL=+(t10) ℃；算得：Cpl1=℃； Cpl2=℃； CO2的溶解熱查得H CO2=14654kg/kmol CO2（實驗測定值）CO2在PC中的溶解量為：3757=58820Nm3/h =2626kmol/h故QS=146562626=38479567kJ/h根據(jù)全塔熱量衡算有：帶出的熱量（QV1+QL2）+溶解的熱量（QS）=帶出的熱量（QV2+QVL1+QV夾）.溶解氣體占溶液的質(zhì)量分率式中：L1=4459560+1476+117552=4578590 kg/h熱量平衡：8978070+190843120+38479567=5899970+6571850TL1QV夾=55768KJ/hQL1=8978070+190843120+38479567589997055768得出：℃4 吸收塔和解吸塔的結(jié)構(gòu)設計已知量：入塔氣： V1=213900 Nm3/h=192968kg/h，ρG1=， M1=，30℃ 出塔氣： V2=151700 Nm3/h=74427 kg/h，ρG2= kg/m3，2=，30℃ 出塔液： L1=4459560+117552+1476=4578590kg/h，ρL1=1187kg/m3 ，Pt1= 入塔液： L2=4459560+1476=4461040kg/h，ρL2=1192 kg/m3 ，30℃，Pt2=黏度：由公式logμ=+（）得：μL1=s=（mh） μL2= mPas=（mh）選擇d=50mm塑料鮑爾環(huán)（米字筋），其填料因子φ=120m1，ε=，比表面積at=，BainHougen關聯(lián)式常數(shù)A=，K=。泛點氣速uF可由Eckert通用關聯(lián)圖或BainHougen關聯(lián)式求取，現(xiàn)按BainHougen關聯(lián)式計算泛點率關聯(lián)式求解uF?；旌蠚怏w的密度: =AK得uF=取Vs=213900（）（）= m3/h= m3/sD==。將入塔流量Vs= m3/s分為兩股，分別進入兩個塔內(nèi)，則每個塔的入塔流量為Vs=。此時每個塔的塔徑。 u====（鮑爾環(huán)的徑比要求）。取最小潤濕速率為： 所以L噴，min=（MWR）== m3/（m2/h）L噴 =2289295kg/h=＞ m3/（m2/h）經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=。選用填料層高度的計算公式H=采用近似簡化的計算方法，即H=≈ 由于其他氣體的溶解度很小，故將其他氣體看做是惰性氣體并視為恒定不變，那么，惰性氣體的摩爾流率G′G′==（m2s）又溶劑的蒸汽壓很低，忽略溶劑的蒸發(fā)與夾帶損失，并視作為恒定不變，那么有L′=2229780/（3600）=（m2s）y2=，x2=吸收塔物量衡算的操作線方程為G′()=L′（）將上述已知數(shù)據(jù)帶入操作線方程，整理得x=吸收塔內(nèi)相平衡方程將相平衡關系中的氣相分壓p和液相中的濃度X轉(zhuǎn)化為氣也兩相均以摩爾分率表示的對應關系，即：y=f(x)，其轉(zhuǎn)化過程如下：lgXco2=+x= y=PCO2/Pt因塔內(nèi)的壓力分布和溫度分布未知，現(xiàn)假定總壓降與氣相濃度差成正比，將氣相濃度變化范圍十等份成10個小區(qū)間，可求得各分點處的壓強。溫度分布可利用各區(qū)間的熱量衡算求出。忽略氣體因溫升引起的焓變、溶劑揮發(fā)帶走的熱量及塔的熱損失，則氣體溶解所釋放的熱量完全被吸收液所吸收，對第n個小區(qū)間作熱量衡算有：LCPL=(tntn1)=L（xnxn1）△HS得： tn＝tn1+（xnxn1）△HS/CPL式中：L液相摩爾流率，△HS：第n區(qū)間內(nèi)溶解氣的平均微分摩爾熔解熱；△ HS=14654kJ/kmol；CPL第n區(qū)間液體平均定壓比熱容，其表達式為：CPL= [+(10)]（kmol℃）；= tn1+（xnxn1）。 傳質(zhì)推動力及其倒數(shù)計算結(jié)果項目012345678910y102x102y*102Ti，K 氣相傳質(zhì)單元數(shù)的計算在y2至y1之間做偶數(shù)等分，對每個y值算出對應的