【正文】 最后，非常感謝老師在設(shè)計(jì)過程中給予我們的指導(dǎo)和意見，也感謝本組成員的通力合作，使我能順利地完成本次設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮的應(yīng)該是安全與環(huán)保的問題，其次是化工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，作為化工設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該綜合考慮這些因素，在獲取好的經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上兼顧綠色環(huán)保。我們主要是以老師給的參考書目為主，同時(shí)也查閱了一些其他的相關(guān)書目。通過此次設(shè)計(jì)，我對如何開展化工設(shè)計(jì)工作程序有了一定的了解，學(xué)到了很多知識，進(jìn)步了很多。它們結(jié)構(gòu)簡單，易損部件少，內(nèi)件比較穩(wěn)妥，多被大型氨廠采用。為控制催化劑床層溫度不致過高，有少量氣體從冷氣旁 路管進(jìn)入塔內(nèi)，不經(jīng)換熱器殼程，而直接與已經(jīng)預(yù)熱的氣體混合 。特點(diǎn)是在催化劑床層中設(shè)置冷卻管，通過冷卻管進(jìn)行床層內(nèi)冷熱氣 流的間接換熱，以達(dá)到調(diào)節(jié)床層溫度的目的。由于氨合成為放熱反應(yīng)，催化劑床層的溫度將隨著反應(yīng)進(jìn)行而不斷升高。換熱器有列管式、螺旋板式和波紋板式，其中以列管式采用最多。內(nèi)件雖然是在高溫下操作，但是只承受氨合成塔進(jìn)出口的壓力差，可用耐熱鎳鉻合金鋼制作。氨合成塔是合成氨廠的心臟，是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的反應(yīng)器。 合成塔 水冷器 熱交換器 廢熱鍋爐 放空 油分離器 循環(huán)機(jī) 冷交換器 氨分離器 新鮮氣 弛放 液氨儲槽 氨冷器 13 第三章 主要設(shè)備選型 塔設(shè)備的選型 目前，塔設(shè)備的種類很多，按照內(nèi)件結(jié)構(gòu)主要分為填料塔和板式塔。循環(huán)氣溫度較低，有利于氣體的壓縮，降低循環(huán)機(jī)功耗 。進(jìn)入氨合成塔的循環(huán)氣中，含氨量約為 %~%，反應(yīng)后的氣體自合成塔底部出來，溫度在 230 以下，氨含量約為 13%~17%，經(jīng)水冷器被冷卻至 25~50，使氣氨初步液化成液氨后，再 進(jìn)入氨分離器分離出液氨。高壓過熱 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。 氨合成工藝的選擇 考慮氨合成工段的工藝和設(shè)備問題時(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，盡量延長使用 壽命；三是有利于余熱回收降低能耗。反應(yīng)后的高溫氣體首先通過塔內(nèi)則換熱器預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，然后再通過塔外的換熱器預(yù)熱高壓鍋爐給水。既在塔內(nèi)設(shè)置換熱器預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，又利用余熱副產(chǎn)蒸汽。在塔內(nèi)設(shè)置換熱器，用反應(yīng)后的高溫氣體預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，使其達(dá)到催化劑的活性溫度。 有些工廠設(shè)置二循環(huán)合成系統(tǒng)，合成系統(tǒng)放空氣進(jìn)入二循環(huán)系統(tǒng)的合成塔，繼續(xù)進(jìn)行合成反應(yīng)，分離氨后部分情性氣體放空，其余部分在二循環(huán)系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)。 在氨合成循環(huán)系統(tǒng)中，流程中各部位的惰性氣體含量是不同的，放空位置應(yīng)該選擇在惰性氣體含量最大而氨含量最小的地方，這樣放空的損失最小。由于氣體在設(shè)備、管道中流動時(shí)，產(chǎn)生了壓力損失。在氨冷凝過程，部分氫氮?dú)饧岸栊詺怏w溶解在液氨中。氨分離的方法有兩種，一是水吸收法；二是冷凝法，將合成后氣體降溫，使其中的氣氮冷凝成液氨，然后在氨分離器 中，從不凝氣體中分離出來。 (2)氣體的預(yù)熱和合成 壓縮后的 氫氮混合氣需加熱到催化劑的起始活性溫度，才能送入催化劑層進(jìn)行氨合成反應(yīng)。當(dāng)使用往復(fù)式壓縮機(jī)時(shí)，在壓縮過程中氣體夾帶的潤滑油和水蒸汽混合在一起，呈細(xì)霧狀懸浮在氣流中。 8 因此，合成氨生產(chǎn)必須滿足高溫、高壓、高純度要求。 合成氨生產(chǎn)的特點(diǎn)，概括起來有如下幾方面 [7]： (1)工藝流程長、設(shè)備管道多； (2)生產(chǎn)過程有高度的連續(xù)性； (3)各工序生產(chǎn)操作相互影響； (4)生產(chǎn)是在高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒、易灼傷的情況下進(jìn)行的。 合成氨生產(chǎn)的特點(diǎn) 氨的合成工段，其主要任務(wù)是在適宜的溫度、壓力和有觸媒催化的條件下，將經(jīng)過精制的氫氮混合氣體，在合成塔內(nèi)直接合成為氨。由于操作壓力和溫度都比較低，故對設(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)。從動力消耗看，合成系統(tǒng)的功耗占全廠總功耗的比重最大。又因?yàn)槭歉邷馗邏翰僮?，對設(shè)備制造、材質(zhì)要求都較高，投資費(fèi)用大。 (1)高壓法 操作壓力 70～ 100MPa，溫度為 550～ 650℃。 為防止 CO 和 CO2 對 催化劑的毒害，規(guī)定 CO 和 CO2 總含量不得多余20ppm[5]。 無論那一種原料所得原料氣，都含有一定數(shù)量的硫化物。初始氨含量的高低取決于氨 分離的方法。如果循環(huán)氣中惰性氣體含量一定，新鮮氣中惰性氣體含量增加，根據(jù)物料平衡關(guān)系，新鮮氣消耗隨之增大。如果略去氫及氨在液氨中溶解損失的少量差異，氨合成反應(yīng)氫與氮總是按 3： 1 消耗，新鮮氣氫氮比應(yīng)控制為 3，否則循環(huán)系統(tǒng)中多余的氫或氮就會積累起來，造成循環(huán)氣中氫氮比的失調(diào)。最簡便的方法是將水電解，但此法由于 電能消耗大、成本高而受到限制。有利于“提高裝置生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率、延長運(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)等將越來越受到重視。氨合成工藝單元主要以增加氨合成轉(zhuǎn)化率 (提高氨凈值 ) ,降低合成壓力、減小合成回路壓降、合理利用能量為主，開發(fā)氣體分布更加均勻、阻力更小、結(jié)構(gòu)更加合理的合成塔及其內(nèi)件 。 世界合成氨技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)型蒸汽轉(zhuǎn)化制氨工藝、低能耗制氨工藝、裝置單系列產(chǎn)量最大化三個(gè)階段。對于合成系統(tǒng)來說，液體氨即是它的產(chǎn)品。（字?jǐn)?shù)不小于 8000 字） 設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容：封面、目錄、設(shè)計(jì)題目、概述與設(shè)計(jì)方案簡介、工藝方案的選擇與論證、工藝流程說明、專題論述、參考資料等。 圖紙要求：工藝流程圖 1 張（圖幅 2 號）；設(shè)備平面或立面布置圖 1張（圖幅 3 號））。 2 關(guān)鍵詞： 液氨；中置式；蒸汽；合成 3 目錄 摘要 ....................................................................................