【導(dǎo)讀】太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院?！痘ぴO(shè)計概論》課程設(shè)計說明書。年產(chǎn)20萬噸合成氨合成工段工藝的初步設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明。行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得。及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢。獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意?；ぴO(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書。合成塔壓力32MPa補(bǔ)充氣≤系統(tǒng)壓差≤。補(bǔ)充氣中惰性氣體含量≤%堿度≤1500mg/LCL≤300mg/L. 共設(shè)計四周，前2周收集資料，進(jìn)行工藝流程的設(shè)計、物料和熱量衡算，后兩周進(jìn)行。要求設(shè)計工作起止日期2020年11月26日至2020年12月21日。系主任批準(zhǔn)簽字日期

　　

【正文】 6. 水冷器出口溫度： 35℃ 7. 循環(huán)機(jī)進(jìn)出口壓差： 8. 年工作日： 330 天 9. 產(chǎn)量： NH3/h 10. 計算基準(zhǔn)：生產(chǎn) 1 噸液氨 計算物料點流程圖： 1 2 3 4 5精煉氣 6 7 8 9 10 11 12 14 17 18合成氣； 13放空氣 20弛放氣 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 13 圖 411 計算物料點流程 圖 合成塔入口氣組分： 根據(jù)計算依據(jù)有 入塔氨含量：35, %NHy ? 入塔甲烷含量：45 , C H1 . 1 01 5 % 1 0 0 1 1 . 5 3 91 . 1 0 0 . 3 3 0y ? ? ? ?? ％ ％ 入塔氬含量：5 , A r 0 . 3 31 5 % 1 0 0 1 1 . 5 3 91 . 1 0 0 . 3 3 0y ? ? ? ?? ％ ％ 入塔氫含量： ? ?25,H31 0 0 2 . 5 1 1 . 5 3 9 3 . 4 6 2 1 0 0 % 6 1 . 8 7 44y ? ? ? ? ? ? ????? ％ 入塔氮含量： ? ?25,N11 0 0 2 . 5 1 1 . 1 3 6 3 . 8 6 4 1 0 0 % 2 0 . 6 2 54y ? ? ? ? ? ? ????? ％ 表 412 入塔氣組分含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 5 100 合成塔 氨分離塔 水冷器 氨冷器 熱交換器 液氨儲槽 廢熱鍋爐 放 空 油分離器 新鮮氣 冷交換器 循環(huán)機(jī) 液 氨儲槽 氨冷器 氨分離塔 循環(huán)機(jī) 3 1 4 5 7 16 14 12 21 15 20 19 18 17 2 9 10 11 6 8 13 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 14 合成塔出口氣組分 ： 以 1000kmol 入塔氣作為基準(zhǔn)求出塔氣組分， 由下式計算塔內(nèi)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 2 100 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 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 15 氨分離器氣液平衡計算： 已知氨分離器入口混合物組分 im 表 414 氨分離器入口混合物組分 3NHm 4CHm Arm 2Hm 2Nm 小計 5 5 8 12 1 查 35℃ ， MPa? 各組分平衡常數(shù)： 表 415 平衡常數(shù) 表 3NHK 4CHK ArK 2HK 2NK 設(shè) ? 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 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 16 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?? ?????? 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(jié)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 00 43 10 0% = 21 % 82 61NN Lx L? ? ? 表 416 氨分離器出口液體含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 8 0 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??? ? ? ? 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 17 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? ? ? ? 表 417 氨分離器出口氣體含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 1 100 冷交換器氣液平衡計算： 根據(jù)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(jìn)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??℃ , 8p MPa? 的平衡常數(shù)： 表 418 平衡常數(shù) 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? ? ? 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 18 表 419 冷交換器出口液體組分含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 5 100 液氨貯槽氣液平衡計算： 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?jǐn)?shù) 。 ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?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(zhǔn)，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 96.809 100 當(dāng) 17T? ℃ (由熱平衡計算得 ) MPa? 平衡常數(shù)： 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《化工設(shè)計》課程