【正文】 ol1K1）組分kmolh1kmolh1ab104c106d109NH372O2N21066NOH2O108(1)、反應(yīng)熱Qr,1 = (△Hr,1186。) n1 = 226334 = 15644206kJ/hQr,2 = (△Hr,2186。) n2 = 316776= (2)、設(shè)基準(zhǔn)溫度為25℃，因進(jìn)料(3)的溫度為130℃，所以料氣帶入的熱量為：能量衡算 表2組份kmol/hnanb104nc106nd109NH372O23887N216193ΣniCp,i2205853450=dT=(3)、燃燒后氣體帶走的熱量為:能量衡算 表3組分kmol/hNanb104nc106nd109O2N2NOH2OΣniCp,i=dT根據(jù)能量守衡Q2 = Q1+Qr ,得△H2 = △H1 +Qr,1 +Qr,2解得 T = 1145K = 872℃第七章主要設(shè)備的工藝計(jì)算和選型氨催化氧化過(guò)程的核心設(shè)備是氧化爐，選擇的基本要求如下：（1）、保證反應(yīng)氣體能夠均勻的通過(guò)整個(gè)催化劑截面；（2）、在能保證氣固接觸最大反應(yīng)面積前提下，應(yīng)盡可能縮小設(shè)備體積，以減少熱損失；（3）、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸催化劑方便。目前工業(yè)應(yīng)用氧化爐有常壓式、中壓式、高壓式。本設(shè)計(jì)采用的是中壓式氧化爐，中壓式氧化爐目前常使用的是：氧化爐直流式廢熱鍋爐聯(lián)合裝置和雙加壓法氧化爐與廢熱鍋爐聯(lián)合裝置。后者造價(jià)較高，我國(guó)普遍采用前種聯(lián)合裝置。氧化爐直流式廢熱鍋爐聯(lián)合裝置現(xiàn)今中國(guó)采用較為普遍。氧化爐直徑為3m，采用5張鉑銠鈀網(wǎng)和一張純鉑網(wǎng)，設(shè)計(jì)氧化率為96%，聯(lián)合裝置上部為氧化爐，中部為過(guò)熱器，下部為立式廢熱鍋爐。氨空氣混合氣由氧化爐頂部通入，經(jīng)氣體分布板、鋁環(huán)和不銹鋼環(huán)填充層，使氣體均布于鉑網(wǎng)上。為了充分利用氨的反應(yīng)熱，在中部過(guò)熱器中，高溫的氨氧化物與干飽和蒸汽進(jìn)行間接換熱，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽。氨氧化物氣體在進(jìn)入下部換熱器的列管內(nèi)，與列管間的水進(jìn)行換熱，產(chǎn)生飽和蒸汽，換熱器間的水與鍋爐汽包形成自然對(duì)流循環(huán)。汽包分離出來(lái)的水仍回到鍋爐。廢熱鍋爐的管板采用橢圓形結(jié)構(gòu)，以改善熱補(bǔ)償能力。該設(shè)備生產(chǎn)能力大，鉑網(wǎng)生產(chǎn)強(qiáng)度高，壓力降小，操作方便。氨空氣混合氣量為： F=(100+191+718) =進(jìn)口溫度?。?29K（由熱量衡算得）則化為體積流量為：403/273 =氣氨量為：=6137kg/h氨空氣混合壓力為： MPa （絕壓）催化層溫度為：872℃氧化率為：96% ，選擇的鉑網(wǎng)規(guī)格為：網(wǎng)絲直徑為： cm 孔數(shù): n=1024孔/ cm2線數(shù): 32活性表面積： S= m2/ m2鉑網(wǎng)的容積百分率： f = 氨催化氧化爐直徑和生產(chǎn)強(qiáng)度的計(jì)算:氨催化氧化的接觸時(shí)間：lgζ=+106α3當(dāng)氨的氧化率α=96%時(shí)lgζ=96+106(96)3ζ=104s入爐混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為：VO=反應(yīng)溫度 T=872+273=1145 K鉑網(wǎng)張數(shù) m=6張網(wǎng)絲直徑 d= cm 操作壓力 P= MPa=450KPa查的鉑網(wǎng)容積百分率將上列各值代入下式得氨氧化爐橫截面積：S′=ζVOT/ =1041145/(4506) =㎡鉑網(wǎng)的有效直徑：D=每平方米的鉑網(wǎng)表面積為S〞：S〞===㎡全部鉑網(wǎng)的總表面積為: F=6=鉑網(wǎng)的生產(chǎn)強(qiáng)度： A = 122424/=d（NH3）而中壓法的鉑網(wǎng)生產(chǎn)強(qiáng)度可以達(dá)到3000 Kg/m2d（NH3），因此完全可以滿足生產(chǎn)需求。根據(jù)以上計(jì)算和相關(guān)資料得出本設(shè)計(jì)選擇的氧化爐規(guī)格如下：Ф130010093 材質(zhì)不銹鋼和碳鋼，采用5張鉑銠鈀網(wǎng)和一張純鉑網(wǎng)，溫度872℃，設(shè)計(jì)氧化率96%，聯(lián)合裝置上部為氧化爐，中部為過(guò)熱器，下部為立式廢熱鍋爐。 酸吸收塔NO2吸收塔是制酸系統(tǒng)的主要設(shè)備，選擇的基本要求如下：（1）、生產(chǎn)能力大，即單位時(shí)間，單位塔截面的處理量大；（2）、分離效率高，即每層塔板的分離程度大；（3）、操作彈性大，即最大氣速負(fù)荷與最小氣速負(fù)荷之比大，表明氣速負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)也可以維持正常操作；（4）、流體阻力小，即氣體通過(guò)每層塔板的壓強(qiáng)降小；（5）、塔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，安裝容易，維修方便，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠。吸收塔因操作壓力不同，可分為常壓和加壓兩種吸收塔；而按塔型又可分為填料塔、泡罩塔、篩板塔等多種類(lèi)型。本設(shè)計(jì)采用加壓吸收塔，加壓吸收通常都采用篩板塔，一般內(nèi)裝塔板30～40塊。為移去反應(yīng)熱，在塔板上設(shè)置冷卻蛇管，依靠冷卻介質(zhì)間接換熱。下面對(duì)該設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算：進(jìn)塔氣量為： 313/273=出塔氣量為：298/273 =吸收壓力為：(絕壓) 進(jìn)口溫度為40℃V==吸收塔直徑： D=== 其他設(shè)備選型 尾氣透平膨脹機(jī)：向心式膨脹器P320—35/11—11介質(zhì)：尾氣進(jìn)氣溫度：180℃進(jìn)氣壓力：(絕)出口壓力： Mpa(絕)出口溫度：130℃ 流量： Nm3/h功率：600KW(輸出) 離心式壓縮機(jī)：DA—1000—51介質(zhì)：空氣進(jìn)氣溫度：15℃進(jìn)氣壓力：(絕)出口壓力： Mpa(絕)出口溫度：180℃流量： m3/h功率：1300KW(需要)第八章設(shè)計(jì)總結(jié)與討論通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)化工工藝設(shè)計(jì)有了更深的認(rèn)識(shí)，這是一次綜合性的鍛煉，讓我們將大學(xué)三年學(xué)習(xí)的知識(shí)串聯(lián)起來(lái)。同時(shí)還讓我們樹(shù)立起具有符合國(guó)情和生產(chǎn)實(shí)際的正確的設(shè)計(jì)思想和觀點(diǎn)；樹(shù)立起嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索并具有創(chuàng)新意識(shí)與他人合作的工作作風(fēng)。當(dāng)然，在本次設(shè)計(jì)中也有不足之處，如排放的硝酸尾氣中含有N2O氣體。它是一種惰性氣體，屬于典型的溫室氣體，在硝酸裝置正常生產(chǎn)操作條件下，不能被轉(zhuǎn)化成有用的NO2，也不能被水吸收，一般生成率為6~9g/t1100%HNO3。N2O是無(wú)色有甜味的氣體，不易被氧化，有麻醉作用，稱(chēng)為“笑氣”。從前人們普遍認(rèn)為其不是污染物，近年來(lái)隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)N2O是一種極強(qiáng)的溫室效應(yīng)氣體，同單位比CO2的溫室效應(yīng)破壞力要大310倍，對(duì)臭氧層的破壞作用比氟里昂更甚，能在大氣中存留150~170年，一旦形成不容易消失。對(duì)全球氣變貢獻(xiàn)率6%，近年來(lái)在大氣中的濃度增長(zhǎng)很快，是一種危害極大的有害氣體。可見(jiàn)處理N2O氣體是很有必要的。但是本人所學(xué)知識(shí)有限，未能提出相應(yīng)治理方法，不過(guò)國(guó)外已有兩種途徑可減少N2O：熱分解法和催化分解法，至于國(guó)內(nèi)的還有待進(jìn)一步深討。在此次設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)中，我們了解了一些硝酸生產(chǎn)中的新工藝和新技術(shù)，對(duì)現(xiàn)今的硝酸制造產(chǎn)業(yè)的較大的意義：(1)大力發(fā)展雙加壓法工藝中國(guó)現(xiàn)有稀硝酸總生產(chǎn)能力為370萬(wàn)t/a,其中雙加壓法產(chǎn)量約為20萬(wàn)t/a,%。雙加壓法具有:氨利用率高(%)、鉑消耗較低(110～120 mg/t酸)、NO氧化率高(90%～%)、尾氣中NOx含量低(小于200 ppm,已低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn))等優(yōu)點(diǎn)。80年代中國(guó)已從法國(guó)GP公司引進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)。因此大力發(fā)展雙加壓法工藝條件已臻完備,國(guó)家在新建或老廠技改時(shí)要考慮采用雙壓法工藝的可行性。(2)稀硝酸濃硝酸聯(lián)合生產(chǎn)方法和應(yīng)用由40%稀硝酸生產(chǎn)濃硝酸(硝酸鎂法),每生產(chǎn)1 %的稀酸水,過(guò)去送中和系統(tǒng)處理,處理設(shè)備龐大。 t/t酸水返回稀硝酸系統(tǒng)作為稀硝酸的吸收水,構(gòu)成稀硝酸濃硝酸聯(lián)合生產(chǎn)方法,取得可觀的經(jīng)濟(jì)效果和環(huán)境效益,實(shí)施的技術(shù)關(guān)鍵是控制Cl－的量。 t酸水全部排出系統(tǒng),Cl－也隨之排出?，F(xiàn)在大部分返回系統(tǒng),勢(shì)必造成系統(tǒng)中Cl－含量的增高,特別在硝酸吸收塔內(nèi)酸濃度20%～30%的部位Cl的聚集量更高,這樣就會(huì)腐蝕不銹鋼設(shè)備。為此可采取以下幾條措施控制系統(tǒng)中Cl－含量:加入生產(chǎn)系統(tǒng)的水中Cl－含量要小于20 ppm。氧化鎂(用來(lái)制硝酸鎂)%。吸收塔內(nèi)酸濃度20%～30%部位Cl－達(dá)到600～800 ppm時(shí),要及時(shí)排出含氯稀硝酸。由于本組組員能力有限無(wú)法應(yīng)用到這些工藝，所以在此提出希望讀者能加以改進(jìn)并做出更好的設(shè)計(jì)，讓我們能學(xué)到更多的知識(shí)，學(xué)習(xí)到更好的設(shè)計(jì)，共同進(jìn)步，成為合格的設(shè)計(jì)者。本設(shè)計(jì)是在全組組員的協(xié)同合作下完成的！幾個(gè)月以來(lái)，組員們的團(tuán)結(jié)合作，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，精益求精的學(xué)習(xí)作風(fēng)，任勞任怨的進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得我們的設(shè)計(jì)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)順利完成。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我們每個(gè)組員收獲頗深，它使我們每個(gè)組員對(duì)我們所學(xué)的知識(shí)有一個(gè)很好的系統(tǒng)復(fù)習(xí)，熟悉了設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)理念有一個(gè)很好的提升，使得我們更具競(jìng)爭(zhēng)力。本設(shè)計(jì)的順利完成，也離不開(kāi)老師關(guān)心和幫助。在此感謝老師的關(guān)心與幫助，為本設(shè)計(jì)提供了大量資料和寶貴意見(jiàn)，在此謹(jǐn)致深深的謝意。參考文獻(xiàn)[1] 20082010年中國(guó)硝酸行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究報(bào)告[EB]. 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