【正文】 通過(guò)這次論文，我發(fā)現(xiàn)，面對(duì)困難只有勇敢面對(duì)，而不是選擇逃避，在我們的生活中也是一樣，往后我會(huì)持這樣的態(tài)度來(lái)面對(duì)我的工作和生活。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(jì)的重點(diǎn)。人能自己脫離電源時(shí)的電流叫做安全電流。 防機(jī)械傷害 為防止機(jī)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(jī)器； 經(jīng)常檢查各種傳動(dòng)機(jī)械； 各容器及管道的法蘭等漏氣是，要在無(wú)壓力時(shí)去擰緊，一面機(jī)器傷人； 檢修的時(shí)候要戴安全帽，有必要時(shí)還應(yīng)系安全帶； 操作中的設(shè)備嚴(yán)禁去修理。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(hù)人，有人在里面工作是不得離開(kāi)。設(shè)備及管道不可能完全密封，所以會(huì)有毒氣漏出，使空氣有毒。 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(chē)間要有良好的通風(fēng)，防止達(dá)到爆炸濃度； 操作中防止超壓，配備插槽呀警報(bào)器； 檢修后，要用惰性氣體把系統(tǒng)內(nèi)的氧氣排盡，%； 動(dòng)火前做好動(dòng)火分析，隨時(shí)檢查可燃?xì)怏w的含量[13]。 防火 氨的生產(chǎn)中火災(zāi)危險(xiǎn)主要是因?yàn)楫a(chǎn)品特點(diǎn)和原材料所決定。然而冷卻水若進(jìn)行直接排放不經(jīng)濟(jì)，我們可以進(jìn)行循環(huán)使用。 氨合成工段的“三廢”處理 在氨的合成中會(huì)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(lái)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(huì)對(duì)我們的日常生活造成嚴(yán)重的傷害，因此必須進(jìn)行處理經(jīng)處理合格后才能排放。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(jì)算結(jié)果見(jiàn)表42： 表42名稱 段數(shù)n123進(jìn)口中氨的含量（%）出口中氨的含量（%）16氨產(chǎn)量（Kmol/h）進(jìn)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(jì) ①本設(shè)計(jì)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。3，NH3= 最后實(shí)際出口中氨的含量為：yNH3,3= y186。NH3,2） 又y186。NH3,2） = + y186。2，NH3=, (1/rNH3)2=105()/m3(標(biāo)) (1/rNH3)2平=（(1/rNH3)2＋(1/rNH3)1）＝ ()/m3(標(biāo)) 第二段絕熱床層的催化劑用量：ΔVk2= V0,?x(1/rNH3) 2平/Ef(y02，NH3 y01，NH3)=105 ()/= m3 假定冷激過(guò)后的溫度降到380℃，根據(jù)查相關(guān)資料得Cpk2,`= KJ/(Kmol. ℃) 出合成塔的氣體摩爾流量為：Mk,2= Kmol/h 因?yàn)槔浼鉁囟龋簍k,0=℃,所以查表得Cpk,0= KJ/(Kmol. ℃) 根據(jù)公式MknCpk,n平tk,n+ Mk,0+ Cpk,0tk,0=tk,n`Cpk,n`(Mkn+Mk0)+ Mk,0=380(Mk,0+) 求得冷激氣量為：Mk,0＝ 那么冷激后氨的含量為yNH3,n`=( Mkn*yNH3,n+ Mk0*yNH3,0) /( Mkn+ Mk0) yNH3,2`=(+)/( +)= ③當(dāng)n=3時(shí)，絕熱層的溫度分布討論，設(shè)想催化層溫度為tk,0=485℃，因?yàn)槌龅诙蔚臍怏w溫度為tk,2=456℃ ,31=(tk,3+tk,2)/2=℃當(dāng)t平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。0，NH3） 由公式y(tǒng)186。1，NH3)=⊿ =+ y186。 （1）進(jìn)合成塔氣體成分：NH3 ，CH4 ，N2 ，H2 ,Ar 進(jìn)合成塔氣體摩爾流量：V1= m3/h 則MK0= Kmol/h 無(wú)惰性氣體的分解基流量： = = = m3/h 把該催化層分為三段，每段的尺寸見(jiàn)表41： 表41段數(shù)n123小計(jì)高度⊿Ln,mm1600240032007200催化劑用量⊿Vkn,m3催化劑活性系數(shù)Ef（2）分段計(jì)算： ①計(jì)算第1段絕熱層溫度分布，令催化劑層溫度為，假定第一段氣體的溫度為℃ ：第一段的平均溫度為=℃根據(jù)℃，查℃) ⊿由聯(lián)立方程式 A1=⊿里面⊿——————是第n1段到n段催化劑用量 ——————為入塔氨分解基無(wú)惰性氣體體積流量 ————為第n段進(jìn)出口反應(yīng)速度倒數(shù) Ef———————為催化劑活性系數(shù) y186。 （2）冷氣進(jìn)口溫度 %，所以氨冷器的氣體中，%，假定飽和度是10%，那么可計(jì)算出此冷凝溫度下的平衡量為yNH3=(1+) 100%=%%時(shí)，它的冷凝溫度為t2=10℃，那么冷氣進(jìn)口溫度為10℃[10]。 62013屆畢業(yè)設(shè)計(jì)第 3 章 工藝計(jì)算 原始條件 （1）年產(chǎn)量100wt尿素，若損失量為5%， wt，年生產(chǎn)時(shí)間扣除檢修等時(shí)間后按330天計(jì)，則產(chǎn)量為： （2）新鮮補(bǔ)充氣組成表31 新鮮補(bǔ)充氣組成組分H2N2CH4Ar總計(jì)含量（%）24100 （3）合成塔入口中氨的含量： （4）合成塔出口中氨的含量： （5）合成塔入口中惰性氣體的含量： （6）合成塔的操作壓力： （7）精煉氣溫度： ℃ 物料衡算 該過(guò)程的物料計(jì)算按照?qǐng)D31中的物料點(diǎn)流程計(jì)算，見(jiàn)圖31： 合成塔物料衡算 （1）合成塔入口氣組分： 入塔時(shí)氨的含量: y5，NH3 = % ； 入塔時(shí)甲烷的含量：y5，CH4 = 15%（+）100%= 12% 入塔時(shí)氮的含量：y5，N2 =[100%－（%+15%）] 1/4100%= % 入塔時(shí)氫的含量：y5，H2 =[100%－（%+15%）] 3/4100%= % 入塔時(shí)氬的含量：15%－12%= 3% （2）合成塔出口氣組分： 以100kmol入塔氣為計(jì)算基準(zhǔn)來(lái)計(jì)算出塔氣組分： 計(jì)算塔內(nèi)生成氨含量：MNH3= = 出塔氣量：M8=入塔氣量—生成氨含量=100－= 出塔氨的含量：y8，NH3 = 16% 出塔甲烷含量：y8，CH4==(100/)12%= %.——精煉氣 ； .——合成氣； 13——放空氣 20——弛放氣 ； ——液氨 圖31 計(jì)算物料點(diǎn)流程 出塔氫的含量：y8，H2= 3/4100％ =(1－－－)3/4100％=% 出塔氮的含量：y8，N2=（1－－－) 1/4100％ =% 出塔氬的含量：y8，Ar = =100/3% = % 合成塔的進(jìn)、出口各氣體組分含量見(jiàn)表311： （3）合成率 合成率=100％ = 2 [100(1－－)] 100％ = % 氨分離器氣液平衡計(jì)算 表32 已知氨分離器入口混合物組分m(i)NH3CH4H2N2Ar小計(jì) 查表得當(dāng)t=35℃，P=： 表33 各組分平衡常數(shù)KNH3KCH4KH2KN2KAr 設(shè)時(shí)，帶入： LNH3= = LCH4= = LH2= = L N2= = LAr= = L總= = 分離氣體量： 計(jì)算氣液比：= 再計(jì)算液體中各組分含量： 液體中氨的含量：xNH3= 液體中甲烷的含量：xCH4= 液體中氫的含量：xH2= =100%=% 液體中氮的含量：xN2= =100%=% 液體中氬的含量：xAr= =100%=% 分離氣體組分含量： 氣體氨的含量：yNH3==% 氣體甲烷的含量：yCH4==% 氣體氫含量：yH2==% 氣體氮含量：yN2==% 氣體氬的含量：yAr==% 氨分離器出口的液體、氣體含量見(jiàn)表34： 冷交換器氣液平衡計(jì)算查表得當(dāng)℃, 的平衡常數(shù)：表34 氨分離器出口液體、氣體含量（%）NH3CH4H2N2Ar小計(jì)液體含量100氣體含量100表35 各組分的平衡常數(shù)KNH3KCH4KH2KN2KAr 冷交換器出口液體組分含量： 出口液體氨的含量：xNH3= =100%=% 出口液體甲烷的含量：xCH4==% 出口液體氫的含量：xH2==% 出口液體氮含量：xN2==% 出口液體氬的含量：xAr==%表36 冷交換器出口液體組分含量（％）NH3CH4H2N2Ar小計(jì) 液氨貯槽氣液平衡計(jì)算 因?yàn)槔浣粨Q器出口中和氨分離器中的液體都流到液氨貯槽，然后通過(guò)降低壓力后，將溶解在液氨中的氣體析出，便是弛放氣。 氣體到了6上面的換熱器管內(nèi)，將從7出來(lái)的循環(huán)氣的能量回收，再通過(guò)氨冷器冷至差不多10℃，把大部分氨冷凝后，再在冷熱交換器的下面氨分離段把氨分離出來(lái)。其余條件確定后，空間速度的增大可以提高催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度，冷凍功也增大，但單位循環(huán)氣量的氨產(chǎn)量也隨之降低，若單位循環(huán)氣的反應(yīng)熱減少到一定量時(shí)，整個(gè)合成塔將很難維持“自然”。氨產(chǎn)率也會(huì)受催化層內(nèi)溫度分布的影響，進(jìn)催化層的溫度高，出催化層的溫度低。 溫度 氨的合成中要用催化劑，所以在氨的合成過(guò)程要在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行最好。 壓力能反應(yīng)氨生產(chǎn)過(guò)程能量消耗的高低，其中的能量消耗包括氨分離的冷凍功與循環(huán)氣壓縮功。 氨合成使用的催化劑，是黑色、帶有金屬光澤的，且有不規(guī)則成型的固體顆粒。 氨合成操作條件的選擇 在選擇氨的生產(chǎn)工藝時(shí)，要選可以產(chǎn)量高、消耗低的，而且要流程不是很復(fù)雜、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全度高的。 （二）硫化物和碳氧化物含量 不管用什么原料來(lái)制原料氣，都會(huì)產(chǎn)生一定的硫化物。 （3）氨含量 合成塔出口氣中氨分離采用冷凝法，因?yàn)榇朔ú豢赡馨褮怏w中的氨全部冷凝下來(lái)，所以返回合成塔進(jìn)口的氣體還有一些氨，一般為2%5%（體積）。 （2）惰性氣含量 新鮮氮?dú)錃庵泻蠧H4和Ar，以及微量的氦、氖、氪等稀有氣體，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)參與氨合成反應(yīng)，也不會(huì)使催化劑中毒，因此它會(huì)積累在系統(tǒng)中。目前，已形成以煤為主，油氣并存的局面，以煤為原料制氨處于中國(guó)主導(dǎo)地位，本設(shè)計(jì)就是以煤為原料合成氨[5]。 四、熱氣循環(huán)法：把沒(méi)反應(yīng)的CO2