【文章內(nèi)容簡介】 塔的生產(chǎn)強度，也涉及到循環(huán)氣量，系統(tǒng)壓力降及反應(yīng)熱的作用。當其它操作條件一定時，提高空速氨凈值下降，但合成塔的生產(chǎn)強度增加，空速提高，使氣體與 cat 接觸時間短，混合氣體中氨含量降低，與 cat 床層中對應(yīng)于一定位置的平衡，氨含量的差值增大，即推動力增大，反應(yīng)速度加快，因此，氨凈值下降的幅度小，生產(chǎn)強度增大的幅度大。 （ 4） 入塔氣體組成 ① 氫氮比 由化學(xué)平衡可知，當氫氮比等于 3 時，氨的平衡含量最大，但 從動力學(xué)角度分析，最佳氫氮比隨氨含量的變化而變化，反應(yīng)初期最佳 20 氫氮比為 1，當反應(yīng)趨于平衡時， 最佳氫氮比接近于 3。 ② 惰性氣體含量 惰性氣體的存在對化學(xué)平衡和反應(yīng)速度都不利，惰性氣體來源 于新鮮氣，當操作壓力較低，催化劑活性較好時，循環(huán)氣中惰性氣體含量宜保持在 16%— 20%， 以降低原料氣消耗量。反之，以控制在 12%— 16%之間。 ③ 入塔氨含量 當其它條件一定時，入塔氨含量越高，氨凈值越小，生產(chǎn)能力越低，反之，降低入塔氨含量，催化劑床層反應(yīng)推動力增大，反應(yīng)速度加快，氨凈值增加，生產(chǎn)能力提高。 三廢治理 （ 1）施放氣處理 高壓下溶解于液氨中的氫氮氣和甲烷、氬等惰性氣體，減壓 后的液氨倉庫的貯槽內(nèi)釋 放出來，成為釋放氣。釋放氣大約有 H2=32%，N2=12%,CH4+Ar=11%,NH3=45%,這部分氣體在槽內(nèi)越積越多，會影響容器壓力升高，所以需要不 斷釋放出來，如將其廢掉甚為可惜，可將它通過氨吸收裝置回收氨后，再送往高壓壓縮機，一般入口以回收氫氣。若氣體中，惰性氣體兼高，則可送出 作為燃料， 以降低成本。 （ 2）廢油雜質(zhì)苯處理 系統(tǒng)排出的廢油雜質(zhì)等匯集處理，防止排放后污染水源，更換催化劑時，有大量粉類，采用密封條件下更換，防止粉類污染大氣，嚴防泄漏，出系統(tǒng)的循環(huán)水送水汽車間處理后循環(huán)使用。 十、所選擇生產(chǎn) 流程描述 （見下 頁 1— 1 圖 ） 21 新鮮氣 流程： 由銅洗工段送來的氫氮混合氣（或銅洗氣）在 310 表壓 30℃左右，由二條主管送入合成新鮮氣環(huán)形總管內(nèi)，再分配到各合成系統(tǒng)，與冷凝塔一次出循環(huán)氣相混合進入蒸發(fā)器。 冷凝水 （ 1— 1 圖 ） 循環(huán)氣流程 ： 自循環(huán)機送來的氣體經(jīng)濾油器除去油污后進入循環(huán)氣壓出口總管，經(jīng)過各合成系統(tǒng)進口 二 而控制活門進入冷凝塔內(nèi)熱交換器外與管內(nèi)蒸發(fā)器來的冷氣體進行換熱，自身溫度由 40— 45℃被降到 20— 30℃，與銅洗工段來的氫氮混合氣相混合， 進入氨蒸發(fā)器內(nèi)進一步被管外液氨蒸發(fā)所冷 卻，溫度降至 5— 20℃，上升到 35— 40℃而進入合成塔。 大部分氣體經(jīng)主線控制進入塔頂部，然后沿塔內(nèi)外筒環(huán)隙向下流動，借此冷卻了塔的外壁，氣體再進入合成塔下部的熱交換器的管外空間，水 循環(huán)氣 一次出口 30℃ 新鮮氣 320 表壓 30℃左右 二次入口 5— 20℃ 25— 40℃ 去液氨庫 液氨 280atm 320atm 冷凝塔 蒸發(fā)器 合成塔 水冷器 油過濾器 循環(huán)機 分離器 液氨收集箱 22 進一步與管內(nèi)的觸媒層反應(yīng)后的熱氣體進行換熱。從副線活門控制而來的循環(huán)氣是用來調(diào)節(jié)觸媒層溫度的。這部分氣體從塔底部直接進入合成塔氣盒下部，在這里氣體被分配到 38 根冷管的內(nèi)層管內(nèi)， 由于三套管內(nèi)件其冷管內(nèi)層襯一根極薄的內(nèi)襯管，內(nèi)襯管與內(nèi)冷管用滿焊焊死，使兩管間形成一層很薄的流動的“死氣層”，由于“死氣層”起著隔熱作用，使冷氣自下而上流經(jīng) 內(nèi)襯管時升溫很小，一般為 3— 5℃，氣體升到內(nèi)冷管頂端后而向下，通過外管于觸媒層內(nèi)的氣體進行并流換熱冷卻了觸媒層，而氣相自身被加熱到觸媒的活性溫度 380— 400℃， 然后氣體經(jīng)分氣盒的上室進入中心管，再進入觸媒層，在 300 表壓及 450— 520℃溫度下，借助鐵觸媒進行化學(xué)反應(yīng)，而生成氨，氣體首先通過絕熱層，反應(yīng)熱不移出，用以速度提高上層觸媒的溫度，使反應(yīng)加快，然后進入冷管區(qū)，以防止觸媒過熱，由冷管內(nèi)氣體不斷連續(xù)地移出反應(yīng)熱，反應(yīng)后的氣體溫度約為 480— 500℃出觸媒筐，進入熱交換器內(nèi)與管外氣體 進行熱交換，將熱量傳 給剛進塔的氣體，而自身的溫度被降到 220℃以下，由塔底引出氨含量為 9— 14%而進入水加熱器列管內(nèi)， 在管外 — 表壓，溫度為70℃左右的冷凝液進行換熱，隨而出水加熱器進入套管水冷卻器，氣體被管外 表壓，溫度為 20— 25℃的二次冷卻水冷卻到 25— 40℃，其中部分氣態(tài)氨被冷凝進入分離器，將其中的液氨分離掉，經(jīng)分離后的氣體經(jīng)系統(tǒng)出口調(diào)節(jié)閥控制進入循環(huán)機吸入總管，經(jīng)循環(huán)機補充的壓力損失返回壓出總管，再進入氨合成塔系統(tǒng)如此循環(huán)。 由冷凝塔及分離器出來的液氨，經(jīng)減壓后進入收集槽，收集槽壓力保持在 12— 16 表壓 ，液位保持在 2/3，液體經(jīng)自動調(diào)節(jié)及渦輪流量計計量后，入兩根主管，送往 671 液氨倉庫，溶于液氨中的氣體在收集槽內(nèi) 23 由于減壓而放出，送往液氨倉庫轉(zhuǎn)送 8012 號，在氨分離器后設(shè)有吹出管線，以吹出氨合成過程中在循環(huán)氣中積累的惰性氣體（ CH4+Ar），氨合成系統(tǒng)根據(jù)情況，可以采用單循環(huán)氣及雙循環(huán)操作，所謂雙循環(huán)即：若干塔作為Ⅰ循環(huán)，其吹出氣為Ⅱ 循環(huán)塔的補充氣，Ⅱ循環(huán)塔的吹出氣由總管引到氨回收裝置，再次冷凝（冷卻 20℃）分離回收，其中氨量，經(jīng)氨回收后的氣體送入吹出氣總管，供 各用戶使用。 氨循環(huán)機的填函氣分別送入填函氣 收集槽分離油水后排入大氣后轉(zhuǎn)送硫銨。 液氨、氣氨流程： 由 671 號二條主管送入 670Ⅰ號，轉(zhuǎn)進入各氨系統(tǒng)的蒸發(fā)器內(nèi)及各循環(huán)機前后填料函盒內(nèi)，經(jīng)減壓 、蒸發(fā)使管內(nèi)循環(huán)氣溫度降低，蒸發(fā)后的氣氨分 ， ，硝銨Ⅰ號生產(chǎn)硝銨， 表壓氨氣經(jīng)氣柜送入硝酸車間生產(chǎn)硝酸用 表壓氨氣管上也配有送 3047，脫硫用氨氣管邊。 當 669 冷凍站投產(chǎn)后，冷凍站送來的 20℃液氨送入 671 到 670 液氨總管中，液氨送入 670 后， 轉(zhuǎn)送入各氨系統(tǒng)蒸發(fā)器內(nèi)及各循環(huán)機前后盤根盒中減壓蒸 發(fā)吸收熱量，經(jīng)蒸發(fā)后的氣體送入 、 表壓總管內(nèi)由兩頭送入 669 冷凍站二根主管而降為 表壓操作。 十一、 2 段生產(chǎn)分析及控制項目 2 段生產(chǎn)分析及控制項目表 見下： 序號 分析控制項目 控制指標 控制方法 取樣地點 檢查數(shù) 24 1 新鮮氣含量中各 H2 — 75% 新鮮氣總管 手動分析 1 次 /班 1 成份 CO 30PPM 新鮮氣總管 色譜 1 次 /班 1 CO2 5PPM 新鮮氣總管 色譜 1 次 /班 1 CH4+ Ar % 新鮮氣總管 手動分析 1 次 /班 1 H2/ N2 — 新鮮氣總管 手動分析 1 次 /班 2 循環(huán)氣 H2 62— 69% 塔入口管線 色譜 1 次 /班 2 CH4 Ⅰ循環(huán) 3— 8% Ⅱ 10% 塔入口管線Ⅱ 循環(huán)塔入口 色譜 1 次 /班 3 氨吹出氣 H2 3 CH4 3 NH3 2% 吹出管線 手動分析 2 次 /周 3 Ar 3 N2 4 合成塔入口氨含量 3% 塔入口管線 手動分析 1 次 /天 4 合成塔出口氨含量 9% 塔出口管線 手動分析 1 次 /天 4 氨貯缸氣中 NH3% 40% 收集槽吹出管 手動分析 1 次 /天 4 氨純度分析 % 氣氨總管 手動分析 1 次 /天 十二、 崗位人員定額 崗位人員定額表如下： 崗位 各崗位 總?cè)藬?shù) 每 班 人 數(shù) 工 資 級 別 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 25 循環(huán)機 12 3 5 2 4 1 氨塔 9 2 3 2 4 中空 6 1 4 2 氨庫 13 3 3 2 分析 5 1 1 2 1 其它 段長 工長 2 2 4 1 1 1 2 十三、原料及產(chǎn)品的物化特性 原料特性 300atm 25℃ H2/N=3 序號 項目 單位 數(shù)值 1 熱容 Cal/mol ℃ 2 粘度 泊 1586 107 3 導(dǎo)熱系數(shù) Cal/cm?s ℃ 3025 107 4 焓 T/ mol ℃ 5 熵 T/ mol 1401 液氨的物性常數(shù)表 見下： 序號 項目 單 位 數(shù)值 備注 1 液體比重 Kg/m3 20℃ 26 2 液體沸點 176。 S 760mmHg 3 Tk(臨界 ) ℃ 4 汽化熱 Kal/kg 5 Pr(臨界 ) atm 20℃ 6 粘度 Kg s/㎡ 20℃ 十四、動力參數(shù)及廠址選擇 動力參數(shù) （ 1） 供電：由劉家峽電廠和永昌電廠提供，經(jīng)變壓后分為工 業(yè)用電和照明用電，分別為 380V 和 36V，耗電量 千瓦 /TNH3。 （ 2） 冷卻水：由水汽車間提供的循環(huán)水和銅洗工段送來的冷凝液，水質(zhì) PH=8～ ，總硬度 9～ 11mg/l,總堿度 1～ 4mg/l,～ ,耗用量 24T/h 。 （ 3）工業(yè)水：由金川峽水庫提供，耗電量 2833 T/h。 廠址選擇： 選擇廠址應(yīng)從地理位置、運輸、水源、供電、三廢處理、環(huán)境保護和職工福利五個方面考慮。 （ 1） 應(yīng)選在城市規(guī)劃工業(yè)區(qū)。 （ 2） 商城鎮(zhèn)遠，以解決職工生活福利。 （ 3） 廠址周圍有公路、鐵路。 （ 4） 應(yīng)選擇在河流的下游。 （ 5） 廠址盡可能在平坦地帶，但應(yīng)防洪。 27 三廢處理： 廢水經(jīng)處理達到國家標準即可直接排 入黃灘； 廢氣經(jīng) 處理達到國家標準即可排入大氣； 廢渣經(jīng)過處理達到國家標準即可直接排除掉。 環(huán)境保護：改革工藝、提高管理水平，對“三廢”進行綜合利 用及處理，達到國標后排除，且全面規(guī)劃，合理布局，化害為利，保護環(huán)境造福人民。 職工福利：為豐富職工業(yè)余文化生活，福利區(qū)應(yīng)設(shè)有電影院、商店、學(xué)校、飯店、公園、托兒所等。 十五：勞動保護制度及物品發(fā)放制度 勞動保護制度 （ 1）盡可能使生產(chǎn)機械化和自動化。 （ 2）消除由于設(shè)備不嚴密而產(chǎn)生的漏氣現(xiàn)象。 （ 3）遵守操作規(guī)程。 （ 4）灼傷的設(shè)備表面要妥善地加以保護。 （ 5）保證操作人員有一切必要的防護用具。 （ 6）保證生產(chǎn)廠房有必要的通風(fēng)。 勞動保護用品的發(fā)放制度 （ 1）勞動保護用品發(fā)放原則和標準是根據(jù)實際需要與可能供給。 （ 2）勞動保護用品的更換，因按規(guī)定進行。 （ 3）勞動保護用品不能隨便損壞，如損壞要賠償，調(diào)動工作時，要交給原單位，不能帶走。 （ 4）勞動保護用品嚴禁非生產(chǎn)時間使用及帶回家。 28 水冷器 氨分離器 循環(huán)壓縮機 合成塔 V3 V5 （ 5）因工作需要增加防護用品， 必須經(jīng)安全科審查后方可領(lǐng)取。 （ 6）供應(yīng)科必須經(jīng)安全科審查方可領(lǐng)取。 （ 7）車間領(lǐng)導(dǎo)要經(jīng)常監(jiān)督保護用品的維護和使用情況。 （ 8）對于公用的防護用品， 必須由專人負責(zé)交接班保管使用。 第二章 物料計算 一：物料計算 繪出物料流程簡圖 V4 V 放 29 新鮮氣 v3 二、合成塔進出口氣體的計算 單塔生產(chǎn)能力 噸 /天 v1 氣體量： V1=20210 24/=15900Nm3/TNH 合成氨量： V2=1000/17 =出合成塔氣量： V3=V1V2=合成塔氣體氨含量： YNH3=（ % V1+V2） /V3 100% =（ % 15900+） / 100% =% 三：水冷器進出口氣體量的計算 水冷器出口氣量 V4 根據(jù)公式 lgNH3%=+由《無機物工藝學(xué)》上冊得 當 T=33+273=306K P=285atm 時， lgNH3%=+根據(jù)系統(tǒng)平衡得 V3氨含量 =V5+V4氨含量 30 V3=V4+V5 %=V5+V4 % =V4+V5 解得 V4= V5= 四、冷凝塔進出口氣體量計算 放空氣量成分計算 根據(jù) N2+3H2?2NH3 理論上耗氫氮氣量： （ 4 1000/17） /2 = 實際消耗新鮮氣定額： 2800Nm/TNH V 理放 =V 實 V 理 == V 實放 =V 理放 /（ 1+lgNH3） =（ 1+%） = 放空氣中損失氨含量 8386%= 放空氣中惰氣含量 y