【正文】 k,1=℃，yNH3,2=，可根據(jù)物料數(shù)據(jù)知C平pk,3=(Kmol.℃) ⊿HT3=65436KJ/KmolNH3 ：設(shè)第三段氣體的反應(yīng)熱為⊿I3 由⊿I3=Mk,2 C平pk,3 (tk,3 tk,2)=⊿M3 x⊿HT3知，⊿M3 = Mk,2 C平pk,3 (tk,3 tk,2)/⊿HT3=()/65437= Kmol/h ⊿I3=⊿M3⊿HT3=65436= ： 根據(jù)y186。3，NH3/（1+y186。3，NH3)=⊿M3/ V03+ y186。2，NH3/（1+ y186。NH3,2） = + y186。NH3，2/（1+ y186。NH3,2） =+ y186。NH3，2/（1+ y186。NH3,2） 又y186。NH3,2= yNH3,2/（1 yNH3,2）=，y186。NH3,2/（1+ y186。NH3,2）= 上式=+=，所以y186。3，NH3= 最后實際出口中氨的含量為：yNH3,3= y186。NH3,3（1 y2,2 Mk,2 / Mk,3） =（,3） 又因為Mk,3 = Mk,2⊿M3，所以Mk,3== y186。3，NH3=（）≈ d. A3,3計算tk,3，根據(jù)A106催化劑活性曲線可知 (1/rNH3)3，(1/rNH3)3，2 當℃, 時 ，可查得 當℃, 時，可查得 則 那么 本段單位長度反應(yīng)熱為Q3=⊿I3/⊿L3 =() 則y0,3= （y186。3，NH3 y3，NH3）/ y186。3，NH3=（）/= V0,3= V3(1 y0,3)[1+ yNH3,3/(1 y0,3)] = ()(1+())= 那第三段催化層的催化劑用量為⊿Vk，3=A3,3V03=105=每段的計算結(jié)果見表42： 表42名稱 段數(shù)n123進口中氨的含量（%）出口中氨的含量（%）16氨產(chǎn)量（Kmol/h）進口的溫度（℃）413出口的溫度（℃）446456485催化劑的單位反應(yīng)熱KJ/() 換熱器設(shè)計 ①本設(shè)計選用螺旋板換熱器，外殼是，中心管150，螺旋板的厚度=3mm，各板之間的距離為b=4mm,通道寬為5 m，螺旋板頭數(shù)是2。 ②傳熱系數(shù)：直徑de=2b=2=，截面積=π=[11]螺旋體的外徑D0=100082=984mm DH=( D0+ d0)/2=(984+150)/2=567mm 主要設(shè)備選型匯總 由以上計算結(jié)果選定以下設(shè)備規(guī)格：表43 設(shè)備匯總表主要規(guī)格合成塔外殼直徑：3461mm，有效高度：13800mm 三層催化層的高度分別是1600 mm、2400 mm、3200 mm m m冷管直徑：Φ4Φ2Φ221各62根換熱面積：E=40m2，換熱高度：36mm, 管子Φ10，換熱面積：224m2調(diào)壓器功率：650V，710A，800KVA氨冷器Φ254管子628根，帶聯(lián)箱之列管熱交換器F=226m2，2臺水冷器臥式套管熱交換器F=199m2，3臺氨分離器外殼直徑Φ1000 高度H=4625mm 1臺冷凝塔外殼直徑：Φ900mm,有效高度：8210mm，雙層列管熱交換器F=165m2 322013屆畢業(yè)設(shè)計第 5 章 環(huán)境保護與安全措施 環(huán)境保護 合成氨是一個耗能較大并且污染較重的工程，特別在氨合成工段，需要消耗大量的熱量來確保合成氣能反應(yīng)生產(chǎn)氨，然后又把氨氣冷凝為液氨又需消耗大量的冷量，因此氨的合成工段是耗能很大的過程。此外，本設(shè)計是以煤為原料，所以氨反應(yīng)所消耗的熱量都是通過煤的燃燒提供的，但冉傲過程中伴隨著大量的CO2 、CO、氮氧化物等污染氣體的產(chǎn)生，同時就會對環(huán)境造成污染?，F(xiàn)我國都提倡建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境保護型社會，因此我們應(yīng)盡可能的節(jié)約資源和保護環(huán)境。 氨合成工段的“三廢”處理 在氨的合成中會產(chǎn)生一些“廢氣、廢水、廢渣”，如：放空氣中含有的少量甲烷、氨氣和燃料燃燒中帶來的廢渣，水冷器的冷卻水中含有的一定濃度的氨，如果這些排放到空氣中會對我們的日常生活造成嚴重的傷害，因此必須進行處理經(jīng)處理合格后才能排放。廢氣處理：放空氣中主要有甲烷、氨氣，可以先通過稀酸，過后再對放空的氣體進行燃燒處理，讓氣體中的甲烷轉(zhuǎn)化成無害的二氧化碳。廢水處理：氨合成中的廢水主要是一定濃度的氨，氨水是稀堿液，如果排放到空氣中會對周圍的生態(tài)造成破壞，如果直接排放到河流中會使水生植物和動物死亡。因此必須對排放的廢水經(jīng)過脫氨處理，并達到一定標準才能進行排放。然而冷卻水若進行直接排放不經(jīng)濟，我們可以進行循環(huán)使用。廢渣處理：煤燃燒產(chǎn)生的大量廢渣可以回收來用作建筑的材料，比如制造磚等。 安全措施 在氨的生產(chǎn)過程中會有很多的有毒物質(zhì)和易燃易爆物質(zhì)，且高溫設(shè)備和運轉(zhuǎn)設(shè)備較多，生產(chǎn)流程也比較復(fù)雜。所以，合成氨廠的工作人員必須知道生產(chǎn)過程相關(guān)的安全技術(shù)知識，且必須重視安全問題，以保證自身安全和設(shè)備安全。 防火 氨的生產(chǎn)中火災(zāi)危險主要是因為產(chǎn)品特點和原材料所決定。生產(chǎn)過程中的氣體可以分為3種，第1種是既不助燃又不燃的氣體，如CON2；第2種是可燃氣體，比如CO、CHH2等；第3種是助燃氣體，比如氧氣。后兩者若按一定比例混合遇到明火或火花，會造成火災(zāi)。因此有以下幾點可防止火災(zāi)： 禁止在車間內(nèi)吸煙； 車間內(nèi)應(yīng)放置滅火設(shè)備，并定期進行維修； 易燃物品不得放在車間內(nèi)； 氣體放空不可過劇，防止靜電作用而造成火災(zāi)； 合成塔電熱器接頭漏氣是，應(yīng)立即檢修，防止大量氣體沖擊而著火； 氣體泄漏時應(yīng)用二氧化碳滅火機、滅火彈例滅火。 防爆 確保設(shè)備管道密封，杜絕漏氣，防止形成爆炸性氣體混合物； 火花是爆炸性氣體的引爆劑，所以要消滅一切火源； 分析檢查生產(chǎn)系統(tǒng)氣體的組成，且車間要有良好的通風，防止達到爆炸濃度； 操作中防止超壓，配備插槽呀警報器； 檢修后，要用惰性氣體把系統(tǒng)內(nèi)的氧氣排盡，%； 動火前做好動火分析，隨時檢查可燃氣體的含量[13]。 防中毒 堵漏。確保設(shè)備及管道的密封，防止一切有毒物質(zhì)的來源，是預(yù)防中毒的根本辦法。 通風。設(shè)備及管道不可能完全密封，所以會有毒氣漏出，使空氣有毒。 在有毒地點上班時的措施。有不得不在有毒地方上班的熱源， 應(yīng)該采取一些措施。比如，戴防毒面具，這樣可減少有毒氣體的傷害，輪班工作，減少與毒氣接觸的時間；加強有毒區(qū)域的通風，以降低有毒氣體的濃度。在此區(qū)域工作得人應(yīng)盡量少，還要佩戴好防毒面具，還要有監(jiān)護人，有人在里面工作是不得離開。 防燒傷 燒傷可以分為化學性燒傷和熱燒傷?；瘜W性燒傷是指液氨或堿沾到皮膚上而造成的，所以在和液氨接觸時要戴好橡皮手套、衣服、靴子等，還要戴好防護眼鏡和防毒面具，萬一沾上酸或堿要馬上用大量清水清洗，再就醫(yī)。熱燒傷是指皮膚與高溫物體或火焰接觸而造成的。 防機械傷害 為防止機械傷害，可采取以下措施： 操作人員必須穿規(guī)定的工作服，不要穿寬大的衣服，以防絞入機器； 經(jīng)常檢查各種傳動機械； 各容器及管道的法蘭等漏氣是，要在無壓力時去擰緊，一面機器傷人； 檢修的時候要戴安全帽，有必要時還應(yīng)系安全帶； 操作中的設(shè)備嚴禁去修理。 防觸電 使用電器設(shè)備的時候，害怕會發(fā)生電傷或電擊。電傷能使人局部受傷；電擊是電流經(jīng)過時全身受傷。觸電時通過人體電流的大小與人體的電阻和設(shè)備的電壓有關(guān)。人能自己脫離電源時的電流叫做安全電流。假定人皮膚的最小電阻為3000歐，3000=45V，因此電器設(shè)備的安全電壓該在45V以下[8]。362013屆畢業(yè)設(shè)計結(jié)論 畢業(yè)論文是學校對我們畢業(yè)前的一次檢測，檢驗我們這四年來所學的知識，通過這次論文，可以把我們所學的知識得以體現(xiàn)，也讓我們了解了化工在實際生活中的應(yīng)用。 本論文是煤合成尿素中氨合成工段的設(shè)計，通過查閱相關(guān)文獻，初步了解了尿素在工業(yè)和農(nóng)業(yè)及其他方面都有廣泛應(yīng)用，所以尿素在我國的需求量很大。尿素的生產(chǎn)工藝也比較成熟，其中的氨合成工段是本次設(shè)計的重點。首先，選定以煤為原料合成氨，通過查看相關(guān)資料，了解了氨合成過程的操作條件，在此過程中知道了影響氨合成的因素有：溫度、壓力、催化劑、空間速度等；然后是選定生產(chǎn)流程，通過CAD繪制生產(chǎn)流程圖，在此過程中又復(fù)習了以前學過的CAD知識；接下來就是物料計算和熱量計算，通過這兩部分的完成，復(fù)習了以前所學的化工原理、熱力學、反應(yīng)工程這幾門課的知識，也用到了里面的很多公式；最后是設(shè)備計算及繪制，氨合成工段主要的設(shè)備是合成塔，這里面主要有三層催化層的設(shè)計，通過相關(guān)計算得出每層所需催化劑的量，然后就是合成塔圖的繪制。 整個畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容很多，過程也復(fù)雜，但隨著設(shè)計的不斷進行，使我回憶起了以前學過的知識，也學到了很多書本上沒有的知識。剛開始寫論文的時候，感覺很無助，但在老師和同學的幫助下，克服了許多困難，也是我有了信心。通過這次論文，我發(fā)現(xiàn)，面對困難只有勇敢面對，而不是選擇逃避，在我們的生活中也是一樣，往后我會持這樣的態(tài)度來面對我的工作和生活。382013屆畢業(yè)設(shè)計參考文獻[1] [M].北京：化學工業(yè)出版社，2010，5657[2] 卞進發(fā)， [M].北京：化學工業(yè)出版社，2010，154154[3] 農(nóng)旺，尿素的新用途[J].農(nóng)友之家，2011，30[4] 20122016年我國尿素行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景預(yù)測報告[J],2012[5] 中石化，化學工業(yè)與工程技術(shù)[J] .2000年第21卷第4期，南京：中石化南京化學工業(yè)有限公司技術(shù)中心 [6] [M].北京：化學工業(yè)出版社，2005[7] （一）合成氨[M].北京：化學工業(yè)出版社,1981,[8] [M].北京：化學工業(yè)出版社，2006,164224[9] [J].成都：全國中氮情報協(xié)作組，1991，04[10] [M].石油化學工業(yè)出版社，1979[11] （上冊）[M].北京：高等教育出版社，2009[12] 黃璐，[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011[13] [M].北京：化學工業(yè)出版社，1995[14] [M].上海：華東理工大學，2007[15] 錢自強，林大均，[M].上海：華東理工大學，2005[16] 汪壽建，劉義武，[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001，3132402013屆畢業(yè)設(shè)計致謝 422013屆畢業(yè)設(shè)計附錄附圖1：合成工段工藝流程圖附圖2：氨合成塔設(shè)備圖44