【正文】 ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?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 % 。 0 .9 1 7 3 9 1 1 .1 0 50 .0 8 2 6 1VL?? ?????? 39。 ○ 3 放空氣位置設(shè)在惰性氣體含量最高，氨含量較低處以減少氨和原料氣損失。 為降低惰性氣體含量，保持循環(huán)系統(tǒng)中一定量的惰性氣體，循環(huán)氣岀氨分離器后部分放空，然后進(jìn)循環(huán)機(jī)增壓后送往油分離器，從而完成一個(gè)循環(huán)。 分氨后的循環(huán)氣上升至上部換熱器殼程被熱氣體加熱至 25℃后出冷交換器。 本設(shè)計(jì)中 塔進(jìn)口氨含量控制 為 % 。 進(jìn)口氨含量還與合成操作壓力和冷凝溫度有關(guān)。 (3) 塔進(jìn)口氨含量 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《化工設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 進(jìn)塔氣體中氨的含量，主要決定于氨分離時(shí)的冷凝溫度和分離效率。操作壓力比較高，及催化劑活性比較好時(shí)，惰性氣體的含量可以高一些。 惰性氣體來(lái)源于新鮮氣，隨著合成反應(yīng)的進(jìn)行，它們不參與反應(yīng)而在系統(tǒng)中積累，這樣合成系統(tǒng)中惰性氣體越來(lái)越多，為了提高氨的合成率，必須不斷在循環(huán)氣中將它們排放出去。在實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)塔氣體的氫氮比控制在 ~ 比較適宜。貯槽壓力一般為 ～ MPa，此時(shí)，冷 凝過(guò)程中溶解在液氨中的氫、氮及惰性氣體大部分可減壓釋放出來(lái) ，即弛放氣 。 從氫氮混合氣體中分離氨的方法大致有兩種：水吸收法、冷凝法。 綜合以上各方面的考慮，空間速度的增加是有限度的。但空間速度增大，將使系統(tǒng)阻力增加，壓縮循環(huán)氣功耗增加，分離氨所需的冷凍量也增大，因此冷凍功耗增加。 (3) 空間速度 空間速度反映氣體與催化劑接觸時(shí)間 的長(zhǎng)短。 反應(yīng)溫度的控制還與催化劑的使用時(shí)間有關(guān)。反應(yīng)溫度不能低于活性溫度，在活性 溫度范圍內(nèi)選用較低溫度，也有利于延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。實(shí)際生產(chǎn)中還要考慮反應(yīng)速率的要求。所以要根據(jù)能量消耗、原料費(fèi)用、設(shè)備投資等綜合 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果來(lái)選擇操作壓力。主要能量消耗包括原料氣壓縮功、循環(huán)氣壓縮功和氨分離的冷凍功。 (1) 最適宜的操作壓力 氨合成反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，提高壓力有利于反應(yīng)平衡向右移動(dòng)。世界 上合成氨總的發(fā)展趨勢(shì)多采用中壓法，其壓力范圍多數(shù)為 30～ 35 MPa。高壓法管理比較復(fù)雜，特別是由于合成率高，催化劑層內(nèi)的反應(yīng)熱不易排除而使催化劑長(zhǎng)期處于高溫下操作，容易失去活性。高壓法的優(yōu)點(diǎn)是，氨合成的效率高，合成氨出口氣體中含氨達(dá) 25％～ 30％，催化劑的生產(chǎn)能力較大。采用活性強(qiáng)的亞鐵氰化 物作催化劑，但它對(duì)毒物很敏感，所以對(duì)氣體中的雜質(zhì)（ CO、 CO2）要求十分嚴(yán)格。 ⑷ 混合氣中氫、氮含量越高越有利于反應(yīng)，因此，氣體中惰性氣體含量越少越好。 希望通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)讓學(xué)生可以較好地把理論學(xué)習(xí)中的分散知識(shí)點(diǎn)和實(shí)際生產(chǎn)操作有機(jī)結(jié)合起來(lái)，得到較為合理的設(shè)計(jì)成果，達(dá)到課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練的目的，提高學(xué)生分析和解決化工實(shí)際問(wèn)題的能力。 到 2020 年，力爭(zhēng)組建 50 家大型企業(yè)集團(tuán)，大型氮肥廠合成氨平均規(guī)模達(dá) 40 萬(wàn)噸 /年以上，中型氮肥廠平均規(guī)模達(dá) 20 萬(wàn)噸 /年以上。 ② 節(jié)能和降耗。二是企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，產(chǎn)業(yè)集中度低，技術(shù)水平不高。而我國(guó)氮肥原料以煤為主，天然氣僅占 20%，我國(guó)氮肥行業(yè)急需解決采用成熟的粉煤氣化技術(shù)，以本地粉煤代替無(wú)煙塊煤。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)氨的需要量日益增長(zhǎng)，近 30年來(lái)合成氨工業(yè)發(fā)展很快。 本設(shè)計(jì)采用半水煤氣，半水煤氣經(jīng)過(guò)凈化后得到純凈的氫氣，再配制適量的氮?dú)?，成為合成氨的原料?，其中含有氮?dú)?、氫氣、以及惰性氣體甲烷和氬 。 水煤氣：以水蒸氣（或水蒸氣與氧的混合氣）為汽化劑制取的煤氣。在氣化過(guò)程中所使用的空氣、水蒸氣或富 氧 空氣 水蒸氣混合氣等稱為汽化劑。 100℃ ， MPa 下，爆炸 極 限為 %～ %(NH3)。液氨為 無(wú)色液體，氣化時(shí)吸收大量的熱。氨水在溶解時(shí)放出大量熱。例如制冷、空調(diào)、食品冷藏系統(tǒng)大多數(shù)都是用氨作為制冷劑。由氨制成的硝酸，是各種炸藥和基本原料，如三硝基申苯，硝化甘油以及其它各種炸藥。 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，氨占有重要地位，特別是對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著重大意義。大氣中存在有大量的氮，在空氣中氨占 78％（體積分?jǐn)?shù)）以上，它是以游離狀態(tài)存在的。在工藝計(jì)算過(guò)程中，包含物料衡算，熱量衡算及設(shè)備選型計(jì)算等。 四、學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件： 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一本 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖一套（要求手工繪制 2圖紙） 主要設(shè)備結(jié)構(gòu)圖一套（要求 CAD繪制， 2圖紙） 五、主要參考文獻(xiàn)（資料）： .王靜康主編 .1995 年版 .化學(xué)工業(yè)出版社出版 2. 化 工 原 理 （ 上 、 下 ). 2020 年 版 天 津 大 學(xué) 化 工 原 理 教 研 室 編 天津科學(xué)技術(shù)出版社出版 3． 中國(guó)環(huán)球化學(xué)工程公司編 . 氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].1985 . 化工原理課程設(shè)計(jì) . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 .化學(xué)反應(yīng)工程 [M]. 第三版 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .1990（ 11） . 化工設(shè)計(jì) . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 .無(wú)機(jī)化工工藝學(xué) .第三版 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1985 .合成氨工學(xué) [J].石油化學(xué)工業(yè)出版社， 1978（ 7） .氨合成塔 [J].石油化學(xué)工業(yè)出版社， 1977(12) .中國(guó)化工產(chǎn)品大全 [M].第二版上卷 . 專業(yè)班級(jí) 化工 103班 學(xué)生 張旭 要求設(shè)計(jì)工作起止日期 2020年 11月 26日 至 2020年 12月 21日 指導(dǎo)教師簽 字 日期 教研室主任簽字 日期 系主任批準(zhǔn)簽 字 日期 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《化工設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 目錄 第一章 總論 ......................................................................................................................................... 1 概述 ....................................................................................................................................... 1 氨的性質(zhì) ............................................................................................................................... 1 氨的物理性質(zhì) ........................................................................................................... 1 氨的化學(xué)性質(zhì) ........................................................................................................... 1 原料氣來(lái)源 ........................................................................................................................... 2 文獻(xiàn)綜述 ............................................................................................................................... 3 合成氨工業(yè)的發(fā)展 ................................................................................................... 3 合成氨工業(yè)的現(xiàn)狀 ................................................................................................... 3 合成氨工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) ........................................................................................... 3 設(shè)計(jì)任務(wù)的項(xiàng)目來(lái)源 ........................................................................................................... 4 第二章 流程方案的確定 ..................................................................................................................... 5 生產(chǎn)原理 ............................................................................................................................... 5 各生產(chǎn)方法及特點(diǎn) ............................................................................................................... 5 工藝流程的選擇 .................................................................................................................... 6 合成塔進(jìn)口氣的組成 ............................................................................................................ 8 第三章 工藝流程簡(jiǎn)述 ....................................................................................................................... 10 合成工段工藝流程簡(jiǎn)述 ...................................................................................................... 10 工藝流程方框圖 .................................................................................................................. 10 第四章 工藝計(jì)算 ............................................................................................................................... 12 物料衡算： .......................................................................................................................... 12 設(shè)計(jì)要求： .................................................................................................................. 12 計(jì)算物料點(diǎn)流程圖： .................................................................................................. 12 合成塔入口氣組分： ...........................