【導讀】設計采用中壓兩級分氨流程，年產20萬噸合成氨合成工段的工藝設計。有設計說明書一份，圖紙二張。料衡算、熱量衡算、設備選型及設計計算、車間布置、三廢”治理及綜合利用。8化學工業(yè)出版社組織編寫.中國化工產品大全[M].第二版上卷.9司航主編.化工產品手冊[M].第三版.北京：化學工業(yè)出版社.10李祥君著.新編精細化工產品手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社.1996.工藝流程、各類塔結構等圖形?？紤]生產上的安全性、經濟合理性。高溫條件下來制得氨氣。并能根據工藝指標進行操作計算。在工藝計算過程中，包含物料衡算，熱量衡算。效率方面也有進一步研究。

　　

【正文】 空 油分離器 新鮮氣 冷交換器 循環(huán)機 液氨儲槽 氨冷器 氨分離塔 循環(huán)機 3 1 4 5 7 16 14 12 21 15 20 19 18 17 2 9 10 11 6 8 13 年產 20 萬噸合成氨合成工段工藝設計課程設計說明書 22 由下式計算塔內生成氨含量： ? ?? ? ? ?? ?33338 , 5 ,58,0 . 1 6 5 0 . 0 2 51 0 0 0 1 2 0 . 1 7 21 0 . 1 6 51N H N HNH NHyyM M k m o ly? ?? ? ? ? ??? 出塔氣量 : 1 0 0 0 1 2 0 . 1 7 2 8 7 9 . 8 2 8 k m o l? ? ? ?8 = 入 塔 氣 量 生 成 氨 含 量 出塔氨含量： 38, %NHy ? 出塔甲烷含量：4458, 5,81000 1 1 . 5 3 9 % 1 3 . 1 1 5 %8 7 9 . 8 2 8C H C HMyyM? ? ? ? ? 出塔氨含量 ： 58 , 5 ,8 1000 3 . 4 6 2 % 3 . 9 3 5 %8 7 9 . 8 2 8A r A rMyyM? ? ? ? ? 出塔氫含量： ? ?? ?2 3 48 , 8 , 5 , 8 ,3 1 100 %43 1 65 311 5 393 5 100 %4%H NH CH A ry y y y? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? 出塔氮含量： ? ?28,1 1 0 . 1 6 5 0 . 1 3 1 1 5 0 . 0 3 9 3 5 1 0 0 % 1 6 . 6 1 2 %4Hy ? ? ? ? ? ? ? 表 413 出塔氣體組分含 量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 100 合成率： ? ?? ?3345 5 , 5 , 5 ,2= 100 %1y2 120 .172 100%100 0 1 5 539 462%NHN H C H A rMM y y?? ? ????? ? ??合 成 率 氨分離器氣液平衡計算： 已知氨分離器入口混合物組分 im 年產 20 萬噸合成氨合成工段工藝設計課程設計說明書 23 表 414 氨分離器入口混合物組分 3NHm 4CHm Arm 2Hm 2Nm 小計 1 查 35℃ ， MPa? 各組分平衡常數： 表 415 平衡常數 表 3NHK 4CHK ArK 2HK 2NK 設 ? 時，代入1iiimL VKL? ??計算各組分溶解液量 : 333 1 11. 110 981 NHNH NHmL k m olV KL? ? ????? 444 15 431 0 CHCH CHmL k m olV KL? ? ????? 0 .0 3 9 3 5 0 .0 0 0 1 31 1 1 .1 1 0 2 8 .2 0 01 ArAr ArmL k m o lVKL? ? ????? 222 38 631 0 01 HH HmL k m olV KL? ? ????? 222 1 10 001 NN NmL k m olV KL? ? ????? 分離液體量： 223 4 r=0 . 0 7 8 9 9 0 . 0 0 1 4 3 0 . 0 0 0 1 3 0 . 0 0 1 6 3 0 . 0 0 0 4 3 0 . 0 8 2 61N H C H A H NL L L L L L k m o l? ? ? ?? ? ? ? ? ?總 分離氣體量： 1 1 0 . 0 8 2 6 1 0 . 9 1 7 3 9V L k m o l? ? ? ? ? 計算氣液比： 39。 0 .9 1 7 3 9 1 1 .1 0 50 .0 8 2 6 1VL?? ?????? 年產 20 萬噸合成氨合成工段工藝設計課程設計說明書 24 39。1 1 . 1 1 0 1 1 . 1 0 51 0 0 % 1 0 0 % 0 . 0 4 5 %1 1 . 1 1 0VVLLVL??? ?????? ? ? ? ?誤 差 結果合理從而可計算出液體中各組分含量： 液體中氨含量： 33 78 99 10 0% = 95 .61 8% 82 61NHNH Lx L? ? ? 液體中氬含量： rr 0 . 0 0 0 1 3 1 0 0 % = 0 . 1 5 7 %0 . 0 8 2 6 1AA Lx L? ? ? 液體 中甲烷含量： 44 01 43 10 0% = 31 % 82 61CHCH Lx L? ? ? 液體中氫含量： 22 100% = % Lx L? ? ? 液體中氮含量： 22 100% = % Lx L? ? ? 表 416 氨分離器出口液體含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 分離氣體組分含量： 氣體氨含量 333 100% % H N HNH mLy V? ?? ? ? ? 氣體甲烷含量 444 100% % H C HCH mLy V? ?? ? ? ? 氣體氬含量 0 . 0 3 9 3 5 0 . 0 0 0 1 3 1 0 0 % 4 . 2 7 5 %0 . 9 1 7 3 9A r A rAr mLy V??? ? ? ? 氣體氫含量 222 98 38 01 63 10 0% 54 .14 8% 17 39HHH mLy V? ?? ? ? ? 氣體氮含量 222 66 12 00 43 10 0% 18 .06 1% 17 39NNN mLy V? ? ? ? 年產 20 萬噸合成氨合成工段工藝設計課程設計說明書 25 表 417 氨分離器出口氣體含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 100 冷交換器氣液平衡計算： 根據氣液平衡原理 ii iyx K?，由于冷交換器第二次出口氣體 含量等于合成塔進口氣體含量，由合成塔入口氣體含量 iy 和操作條件下的分離溫度可查出iK ，便可解出 ix 。 查 10T??℃ , MPa? 的平衡常數： 表 418 平衡常數 表 3NHK 4CHK ArK 2HK 2HK 27 51 75 80 冷交換器出口液體組分含量： 出口液體氨含量 3330 . 0 2 5 1 0 0 % = 9 8 . 4 2 5 %0 . 2 5 4NHNHNHyx K? ? ? 出口液體甲烷含量 4440 . 1 1 5 3 9 1 0 0 % = 0 . 4 2 7 %27CHCHCHyx K? ? ? 出口液體氬含量 0 . 0 3 4 6 2 1 0 0 % 0 . 0 6 8 %51ArAr Aryx K? ? ? ? 出口液體氫含量 2220 . 6 1 8 7 4 1 0 0 % = 0 . 8 2 5 %75HHHyx K? ? ? 出口液體氮含量 2220 . 2 0 6 2 5 1 0 0 % = 0 . 2 5 5 %80NNHyx K? ? ? 表 419 冷交換器出口液體組分含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 100 年產 20 萬噸合成氨合成工段工藝設計課程設計說明書 26 液氨貯槽氣液平衡計算： 圖 412 液氨貯槽 氣液平衡圖 由于氨分離器液體和冷交換器出口分離液體匯合后進入液氨貯槽經減壓后溶解在液氨中的氣體會解吸，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 百 分數 。 ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?3 333 35 , 3 8 ,8 , 5 ,1y 1 0 . 0 2 5 0 . 1 6 5 0 . 0 9 3 7 6% 1 0 0 % 5 7 . 5 5 4 %0 . 1 6 5 0 . 0 2 5 1 0 . 0 9 3 7 6y1N H N H NHN H N H NHyyGyy? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? 分分水冷后分離液氨占總量的 % ，冷交分離液氨占總量的 % 。 以液氨貯槽入口 1kmol 液體計算為準，即 0 1L kmol? ，入口液體混合后組分含量： ? ?0 , 1 5 1 5 , 1 6 1 6 , 0 1 5 , 0 1 6 ,1 5 , 1 6 ,% 1 %0 . 5 7 5 5 4 0 . 4 2 4 4 6i i i i iiim L x L x G L x G L xxx? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? 混合后入口氨含量：30, 0 . 5 7 5 5 4 0 . 9 5 6 1 8 0 . 4 2 4 4 6 0 . 9 8 4 2 5 0 . 9 6 8 0 9NHm ? ? ? ? ? 混合后入口甲烷含量 ：40, 0 . 5 7 5 5 4 0 . 0 0 1 7 3 0 . 4 2 4 4 6 0 . 0 0 4 2 7 0 . 0 1 1 7 7CHm ? ? ? ? ? 混合后入口氬含量 ： 0, 0 . 5 7 5 5 4 0 . 0 0 1 7 3 0 . 4 2 4 4 6 0 . 0 0 4 2 7 0 . 0 1 1 7 7Arm ? ? ? ? ? 混合后入口氫含量：20, 0 . 5 7 5 5 4 0 . 0 0 1 5 7 0 . 4 2 4 4 6 0 . 0 0 0 6 8 0 . 0 0 1 1 9Hm ? ? ? ? ? 混合后入口氮含量：20, 0 . 5 7 5 5 4 0 . 0 0 5 2 1 0 . 4 2 4 4 6 0 . 0 0 2 5 5 0 . 0 0 4 0 9Nm ? ? ? ? ? 表 4110 液氨貯槽入口液體含量（ %） 30,NHm 40,CHm 0,Arm 20,Hm 20,Nm 小計 100 當 17T? ℃ (由熱平衡計算得 ) MPa? 平衡常數： 表 4111 平衡常數表 3NHK 4CHK ArK 2HK 2NK L19 L16 L15 V20 L21 年產 20 萬噸合成氨合成工段工藝設計課程設計說明書 27 170 540 575 620 根據氣液平衡 0,1iiimL VKL? ??,設 ? ,代入上式得 : 出口液體氨含量：3330, 821 981NHNHNHmL k m olV KL? ? ????? 出口液體甲烷含量：4440, 74 791 1 1701CHCHCHmL k m olV KL? ? ????? 出口液體氬含量： 0, 0. 00 11 9 0. 00 00 31 0. 08 21 54 01 ArAr ArmL k m olVKL? ? ????? 出口液體氫氣含量 ：2220, 21 5751HHHmL k m olV KL? ? ????? 出口液體氮氣含量：2220, 21 6201NNNmL k m olV KL? ? ????? 出口液體總量： 3 4 2 2r=0 . 9 2 2 7 9 0 . 0 0 0 7 9 0 . 0 0 0 0 3 0 . 0 0 0 3 1 0 . 0 0 0 0 8 0 . 9 2 4N H C H A H NL L L L L L k m o l? ? ? ?? ? ? ? ? ?總 出口氣體總量： 1 0 .9 2 4 0 .0 7 6V km ol? ? ?l 39。 0 .0 7 6 0 .0 8 2 30 .9 2 4VL?? ?????? 0 . 0 8 2 1 0 . 0 8 2 3 1 0 0 % 0 . 2 4 4 %0 . 0 8 2 1?? ? ? ?誤 差 出口液體組分含量 出口液體氨含量： 33 100% % Lx L? ? ? ? 年產 20 萬噸合成氨合成工段工藝設計課程設計說明書 28 出口液體甲烷含