【正文】 還有陪我走過(guò)了這兩年的同學(xué)們，在我迷茫時(shí)給予我?guī)椭?，在我困惑時(shí)陪我尋找答案。首先，我特別感謝我的指導(dǎo)老師， 老師在百忙之中抽出時(shí)間對(duì)我的設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)，幫我拓展思路，分析問(wèn)題，了解設(shè)計(jì)理念，使我將理論應(yīng)用于實(shí)踐，為我將來(lái)從事實(shí)踐工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。hh(4)由熱量衡算得到了合成塔、中置鍋爐和塔外換熱器的熱量的變化。(1)在操作壓力下，管子每平方米脹接周邊上所受到的力 其中 f==252=396mm2 p= l=50mm qp=MPa (2)溫差應(yīng)力導(dǎo)致管子每平方米脹接周邊上所受到的力 其中 其中 則 MPa MPa由已知條件可知，qp與qt的作用方向相同，使管子受壓，則管子的拉脫力： q=qp+qt=[q]=因此，拉脫力在許用范圍內(nèi)。= 設(shè)合成塔二出溫度310℃，假定氣體在塔內(nèi)先溫升到出口溫度后再進(jìn)行氨合成反應(yīng)。 V入= 新鮮補(bǔ)充氣各組分的含量組分N2H2CH4ArNH3總計(jì)摩爾分?jǐn)?shù)%0m3/T(NH3)0m3/h0kmol/h27100 入塔物料： V6= m3 NH3 V6NH3=﹪= CH4 V6CH4=﹪= Ar V6Ar=﹪= H2 V6H2=﹪= N2 V6N2=﹪= 合成塔一出，二進(jìn)物料，熱交換器，冷氣進(jìn)出物料等于合成塔入塔物料即　 V6=V7=V8= 出塔物料　 V9= NH3 V9NH3=﹪= m3 CH4 V9CH4=﹪= m3 Ar V9Ar=﹪= m3 H2 V9H2=﹪= N2 V9N2=﹪= 合成塔生成氨含量：ΔVNH3=V9NH3V6NH3= == 沸熱鍋爐進(jìn)出口物料，熱交換器進(jìn)出口物料等于合成塔出塔物料。(0i)將整個(gè)合成看著一個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)入該系統(tǒng)的物料有新鮮補(bǔ)充氣補(bǔ)V補(bǔ)， 離開(kāi)該系統(tǒng)的物料有放空氣V放，液氨貯槽弛放氣V弛，產(chǎn)品液氨L氨 。(18Ar)= 100﹪=﹪ 入口液體中氫氣含量 m180。出口液體組分含量： 出口液體氨含量： xNH3=LNH3/L=100%=% 出口液體甲烷含量： xCH4=LCH4/L=100%=% 出口液體氬含量： xAr=LAr/L=100%=% 出口液體氫氣含量： xH2=LH2/L=100%=% 出口液體氮?dú)夂浚?xN2=LN2/L=100%=% 液氨貯槽出口液氨組分(摩爾分?jǐn)?shù)%)NH3CH4ArH2N2總計(jì)100 出口弛放氣組分含量： 弛放氣氨含量： yNH3=(m0NH3LNH3)/V=()/100%=% 弛放氣甲烷含量：yCH4=(m0CH4LCH4)/V=()/100%=% 弛放氣氬含量： yAr=(m0 ArLAr)/V=()/100%=% 弛放氣氫氣含量：yH2=(m0H2LH2)/V=()/100%=% 弛放氣氮?dú)夂浚?yN2=(m0N2LN2)/V=()/100%=% 出口弛放氣組分含量(摩爾分?jǐn)?shù)%)NH3CH4ArH2N2總計(jì)100 以液氨貯槽出口一噸純液氨為基準(zhǔn)折標(biāo)立方米計(jì)算液氨貯槽出口液體量 L(19)=1000(17)= 其中 NH3 L(19NH3)=L(19)X(19NH3)=﹪= m３ CH4 L(19CH4)=L(19)X(19CH4)=﹪= m３ Ar L(19Ar)=L(19)X(19Ar)=﹪= m３ H2 L(19H2)=L(19)X(19H2)=﹪= m３ N2 L(19N2)=L(19)X(19N2)=﹪= m３ 液氨貯槽出口弛放氣(V/L)= V(20)=L(19)== m３ 其中NH3 V(20NH3)=V(20)y(20NH3)=﹪= m３CH4 V(20CH4)=V(20)y(20CH4)=14,46﹪=Ar V(20Ar)=V(20)y(20Ar)=﹪= m３H2 V(20H2)=V(20)y(20H2)=﹪=N2 V(20N2)=V(20)y(20N2)=﹪= m３ 液氨貯槽出口總物料=L(19)+ V(20)=+= m３ 液氨貯槽進(jìn)口液體： 由物料平衡，入槽總物料=出槽總物料，L(18)=L(19)+V(20)= m３ 入口液體各組分含量計(jì)算:L(18i)= L(19i) + V(20i) 其中 NH3 L(18NH3)=+= CH4 L(18CH4)=+= Ar L(18Ar)=+ = m３ H2 L(18H2)= += m３ N2 L(18N2)=+ = 入口液體中組分含量核算,由 m180。 從而可計(jì)算出液體中各組分含量： 液體中氨含量： xNH3=LNH3/L=100=%% 液體中氬含量： xAr=LAr/L=I00%=% 液體中甲烷含量：xCH4=LCH4/L=100%=% 液體中氫含量: xH2=LH2/L=100%=% 液體中氮含量： xN2=LH2/L=100%=% 氨分離器出口液體含量(摩爾分?jǐn)?shù)%)NH3CH4ArH2N2總計(jì)100 分離氣體組分含量： 氣體氨含量： yNH3=［mNH3LNH3］/V=()/=% 氣體甲烷含量： yCH4=［mCH4LCH4］/V=()/=% 氣體氬含量： yAr=［mArLAr］/V=()/=% 氣體氫含量： yH2=［mH2LH2］/V=()/=% 氣體氮含量： yN2=［mN2LN2］/V=()/=% 氨分離器出口氣體含量(摩爾分?jǐn)?shù)%)NH3CH4ArH2N2總計(jì)100 查t=10℃,p=： 各組分的平衡常數(shù)KNH3KCH4KArKH2KN227517580 冷交換器出口液體組分含量： 出口液體氨含量： xNH3=yNH3/ KNH3= 出口液體甲烷含量： xCH4=yCH4/ KCH4= 出口液體氬含量: xAr=yAr/ KAr= 出口液體氫含量: xH2=yH2/ KH2= 出口液體氮含量: xN2=yN2/ KN2= 冷交換器出口液體組分含量(摩爾分?jǐn)?shù)%)NH3CH4ArH2N2總計(jì)100 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(huì)解吸，即弛放氣。 氨合成工段工藝流程圖 第三章 工藝計(jì)算根據(jù)前面的工藝流程進(jìn)行物料衡算和熱量衡算 原始條件(1)年產(chǎn)量200kt，年生產(chǎn)時(shí)間扣除檢修時(shí)間后按300天計(jì)，則產(chǎn)量為：(2)新鮮補(bǔ)充氣組成 新鮮補(bǔ)充氣組成(摩爾分?jǐn)?shù)%)組分H2N2CH4Ar 總計(jì)含量 100(3) 合成塔入口中氨含量：NH3入=%(4)合成塔出口中氨含量：NH3出=%(5)合成塔入口惰性氣體含量：CH4 +Ar=15%(6)合成塔操作壓力：32Mpa(7)精練氣溫度：35℃(8)水冷器出口氣體溫度 35℃(9)循環(huán)機(jī)進(jìn)出口壓差 (10)年工作日 300 d 計(jì)算基準(zhǔn) 生產(chǎn)1t氨 物料衡算 合成塔物料衡算(1)合成塔入口氣組分： 入塔氨含量:y6NH3=%。塔二出氣體從下側(cè)進(jìn)入中置鍋爐的U型管內(nèi)加熱鍋爐脫氧軟水，從塔外換熱器底部熱氣入口（210℃）進(jìn)入熱交換器內(nèi)被管間冷氣冷卻，從頂部熱氣出口（110℃）出來(lái)進(jìn)入高壓水冷器進(jìn)一步冷卻至常溫，其中部分氣氨被冷凝，液氨在氨分離器中分出。從一次出口出塔的氣體分為三部分：一部分經(jīng)V5作為1冷激氣，另一部分（1/6）經(jīng)V4（V4閥，防止塔內(nèi)件單向受壓）與主線匯合進(jìn)入塔二次入口，其余可以經(jīng)V2閥（V5和V2至少有一個(gè)打開(kāi)）同經(jīng)過(guò)V1的氣體在塔外換熱器前匯合，進(jìn)入塔外換熱器冷氣入口。此法的優(yōu)點(diǎn)是減少了塔內(nèi)換器的面積，從而減小了塔的體積，同時(shí)熱能回收完全。按副產(chǎn)蒸汽鍋爐安裝位置的不同，可分為塔內(nèi)副產(chǎn)蒸汽合成塔(內(nèi)置式)和塔外副產(chǎn)蒸汽合成塔(外置式)兩類。這種方法簡(jiǎn)單，但熱量回收不完全。也可采用冷凝法將放空氣中的甲烷分離出來(lái)，得到氫、氮?dú)?，然后將甲烷轉(zhuǎn)化為氫，回收利用，從而降低原料氣的消耗。(5)惰性氣體的排除氨合成循環(huán)系統(tǒng)的情性氣體通過(guò)以下三個(gè)途徑帶出：?一小部分從系統(tǒng)中漏損；?一小部分溶解在液氨中被帶走；?大部分采用放空的辦法，即間斷或連續(xù)地從系統(tǒng)中排放。分離氨后剩余的氫氮?dú)猓秊榻档颓樾詺怏w含量而少量放空以外，與新鮮原料氣混合后，重新返回合成塔，再進(jìn)行氨的合成，從而構(gòu)成了循環(huán)法生產(chǎn)流程。在水冷器和氨冷器之后設(shè)置氨分離器，把冷凝下來(lái)的液氨從氣相中分離出來(lái)，經(jīng)減壓后送至液氮貯槽。(3)氨的分離 進(jìn)入氨合成塔催化層的氫氮混合氣，只有少部分起反應(yīng)生成氨，合成塔出口氣體氨含量一般為10～20%，因此需要將氨分離出來(lái)。若采用離心式壓縮機(jī)或采用無(wú)油潤(rùn)滑的往復(fù)式壓縮機(jī)，氣體中不含油水，可以取消濾油設(shè)備，簡(jiǎn)化了流程。(1)氣體的壓縮和除油 為了將新鮮原料氣和循環(huán)氣壓縮到氨合成所要求的操作壓力，就需要在流程中設(shè)置壓縮機(jī)。高壓過(guò)熱蒸汽的價(jià)值較高, 當(dāng)然投資要多, 根據(jù)整體流程統(tǒng)一考慮。 一般中小氮肥廠多為32MPa , 大型廠壓力較低,為10～20MPa。 考慮氨合成工段的工藝和設(shè)備問(wèn)題時(shí)，必須遵循三個(gè)原則：一是有利于氨的合成和分離；二是有利于保護(hù)催化劑，盡量延長(zhǎng)使用壽命；三是有利于余熱回收降低能耗。由于操作壓力和溫度都比較低，故對(duì)設(shè)備要求低，容易管理，且催化劑的活性較高，這是此法的優(yōu)點(diǎn)。但功耗決不但取決于壓力一項(xiàng)，還要看其它工藝指標(biāo)和流程的布置情況。目前工業(yè)上很少采用此法生產(chǎn)。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是氨合成效率高，混合氣中的氨易被分離。 氨的合成是合成氨生產(chǎn)的最后一道工序，其任務(wù)是將經(jīng)過(guò)精制的氫氮混合氣在催化劑的作用下多快好省地合成為氨。今后應(yīng)利用國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)和消化吸收引進(jìn)的工藝技術(shù),自力更生,立足國(guó)內(nèi),走出一條具有中國(guó)特色的社會(huì)主義民族工業(yè)的發(fā)展道路。所以,合成氨工業(yè)是農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。因而合成氨的持續(xù)健康發(fā)展還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。2000 。 合成氨工業(yè)的迅速發(fā)展，也促進(jìn)和帶動(dòng)了許多科學(xué)技術(shù)部門(mén)的發(fā)展，如高壓技術(shù)、低溫技術(shù)、催化技術(shù)、特殊金屬材料、固體燃料氣化、烴類燃料的合理利用等。 氨也是重要的工業(yè)原料，廣泛用于制藥、煉油、純堿、合成纖維、合成樹(shù)脂、含氮無(wú)機(jī)鹽等工業(yè)部門(mén)。以氨為主要原料可以制造尿素、硝酸銨、碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨等氮素肥料。有利于“提高裝置生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率、延長(zhǎng)運(yùn)行周期”的技術(shù),包括工藝優(yōu)化技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)等將越來(lái)越受到重視。(2) 以“油改氣”和“油改煤”為核心的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整和以“多聯(lián)產(chǎn)和再加工”為核心的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整,是合成氨裝置“改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力”的有效途徑。根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析, 未來(lái)合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會(huì)出現(xiàn)原則性的改變, 其技術(shù)發(fā)展將會(huì)繼續(xù)緊密圍繞“降低生產(chǎn)成本、提高運(yùn)行周期, 改善經(jīng)濟(jì)性”的基本目標(biāo), 進(jìn)一步集中在“大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行”等方面進(jìn)行技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)[2,3,4]。其產(chǎn)量居于各種化工產(chǎn)品的首位，同時(shí)是能源消耗的大戶本設(shè)計(jì)對(duì)氫、氮直接合成為氨的合成工段工藝流程進(jìn)行介紹，將在傳統(tǒng)工藝流程上加以改進(jìn)。氨與空氣或氧按一定比例混合后，遇火能爆炸。氨的化學(xué)性質(zhì)活潑，能與酸反應(yīng)生成鹽。液氨容易氣化，降低壓力可急劇蒸發(fā)，并吸收大量的熱。、℃，～，就能將氨變成無(wú)色液體，同時(shí)放出大量的熱量。年產(chǎn)20萬(wàn)噸合成氨合成工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄摘要 IAbstract II引 言 1第一章 綜 述 2 氨的