【正文】 … 循環(huán)回路中 氨 平 衡 : V8Y陽 3， 8V5Y陽 3， 5=L19+V13Y陽 3， 13+V20Y陽 3， 20 =++=+ … 循環(huán)回路中總物料體平 衡 : V5=V8+VIV曠 V20L19=V8+V1V曠 ……… ._..._..._..… … 一一 畢 業(yè)設(shè)計 第 15 頁共 63 頁 表 214 各組分的含量 組 成 yi/% 物料 NH3 H2 N2 CH4 Ar 氣 (液 )量 曠 新鮮氣 ) ∞ V J 放空氣 V J3 弛放 氣 (V20) 液氮 進(jìn)塔氣 V5 出塔氣 V8 根據(jù)物料平衡和元素平衡求 V V肌 V V8 (忽略產(chǎn)品液氮中溶解的氣體 ): 循環(huán)回路中氫平衡 : V1 YH2， J =V13Y凹 ， 13+V20YH2， 2川 /2XV13XY陽 3， J3+3/2V2叫陽 ， 卻 +3/2L1擴 .._.._… _.._……… X39。 =X39。 3=L19NH3XX 19陽 3= %= m3 CH4， ==%= m 3 Ar ， = XX = % = m3 H2 ， = % = 3 N2 39。 出口液體細(xì)分含量 : 出口液體氨含量 : X陽 3=LNHJL=%=% 出口液體甲燒含量 : Xα4=Lα 出口液體氧含量 : xLA rtL=出口液體氫氣含量 : XHFLHzIL=畢 業(yè)設(shè)計 第 13 頁共 63 頁 出口液體氮氣含量 : xNFLN:JL=將液氮貯槽出口液氮組分歸入表 212。 X + X X 得到進(jìn)入氨貯槽的液氮組成匯入表 二 10。 表 29 冷交換器出口液體組分含量 組分 NH3 H2 N2 Cfu Ar 總計 xi， 16/% 液氨貯槽氣、液平衡計算 由 于 氨分離器液體和冷交換器 出 口分 離 液體匯合后進(jìn)入液氮貯槽經(jīng)減壓后溶解在 液氮中的 氣 體 會解 吸 ，即 弛 放 氣 表 26 氨分離器出口液體含 量 1% 組分 NH3 H2 N2 CH4 Ar 總計 X。虧 x K H 2 1+ ι L = 淚也 nunυ oonuζ unυ 叫問 L(Ar)=旦號凡 = 1+ : L L 儼 L陽 3+LCH4+LH2+LN2+LAr= 分離氣體 量 : V=1 = 計算液氣比 ( V = L39。號 XKNH = 。 表 23 出塔氣體組分含量 /% 組隊 一K分 N四 9EH NH3 H2 N2 CH4 Ar 總 計 含 量 3O 132 100 (3) 氮 的 合 成 率 : 合 成 率 = 2M NH3 M5(1Y5， NH3 一 Y5， ， Ar) x100% = 2x94...5_23 x100% 1000x(1一 一 ) =% 氨分離器氣液平衡計算 氨 分離器進(jìn)口氣 體 組 成 等于 合 成塔出口氣 體 組 成 及氨 分離器入 口 混合 物 組 分 如 表 24 所 示 。院含 量 :如 ， cH4=%%/(+) x100%=% 入塔 氫含 量 : Y5，H2=[100(+15)] x3/4x100%=% 入 塔 氧含 量 : Y5， 卻 =15%%=% 入塔氮含 量 : Y5，N2=[100(+15)] x 1/4xlOO%=% 將入 塔 組分 歸 入 表 22。20一 一 弛放氣 。合成氨合 成 工 藝流 程見圖 21。二、三、四層 (觸媒 )溫 度 ， 一路作 為塔底副線調(diào)節(jié)一層祖度 ， 另 一路為二入主線氣 體 ， 通過下部換熱器管間與反應(yīng)后的熱 氣體換熱、預(yù)熱后沿中心管進(jìn)入觸媒層頂 端 ， 經(jīng)過四層觸媒的反應(yīng)后進(jìn)入下部換熱器管 內(nèi) ， 從二次出口出塔、出塔后進(jìn)入廢熱鍋爐進(jìn) 口 ， 在廢熱鍋爐中副產(chǎn) 在 Pa 蒸氣送 去管 網(wǎng) ， 從 廢熱鍋爐出來后分成二 股 ， 一股進(jìn)入氣氣換熱器管內(nèi)與管間的冷氣體換 熱 ， 另 一股氣體進(jìn)入鍋爐給水預(yù)熱器在管內(nèi)與管間的脫鹽，脫氧水換熱，換熱后與氣氣換熱 器出口氣體會 合 ， 一起進(jìn)入水冷器。 合成氨工段設(shè)計主要參數(shù)計算的主要內(nèi)容 合成氨的生 產(chǎn) 工 藝主 要 分 為 原料氣的制取和 原 料氣的凈化以 及 氨的合成。在這種大環(huán)境下，最理想的原料氣就是天然氣，也是下一階段合成氨的清 潔 技 術(shù) 方 面發(fā)展的重點。2021ω[巧。39。 國內(nèi)合成氨工業(yè)的發(fā)展趨勢 合成 氨 工 業(yè)的迅速發(fā)展促進(jìn)了一系列科學(xué)技術(shù)和近代化學(xué)合 成 工 業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過 50多年的努 力 ， 我國己擁有多種原料、 不同流程的大、中、小型合成 氨 工 廠 550余個。建國以來， 基 于 農(nóng)業(yè)的迫切需要，我國的合成 氨 工 業(yè)得到了快速 發(fā)展。中國開發(fā)的用氮水脫除二氧化碳直接 制碳酸氫錢 新 工 藝，以及中國、意大 利 等 國開發(fā)的變換氣氣提法聯(lián)合生產(chǎn)尿 素 工 藝 ，都 有明顯的優(yōu)點。合成氨成本中能源費用占較大比重，合成氨生產(chǎn)的技術(shù)改進(jìn)重點放在采用低能耗 工 藝 、 充分回收及合理利用能量 上 ， 主 要方向是研制性能更好的催化 劑 、 降低氨合成壓 力 、開發(fā)新的原料氣凈化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位熱 能 等 。 中國仍以煤、焦炭為主要原料制氨，天然氣制氨僅占 20%。合成氨主要消費部門為化 肥 工 業(yè)， 用 于 其他領(lǐng)域的 (主要 是 高 分子 化 工 、火 炸 藥 工 業(yè) 等 ) 非 化肥用氨，統(tǒng)稱 為 工 業(yè)用氮。 國外合成氨工業(yè)發(fā)展 到 20 世紀(jì) 50 年代， 由 于 北美成功開發(fā)了天然氣資源，從此天然氣作為制氨的原料 開始盛行。 查得利開創(chuàng)性地提出氮合 成 的條件 是 高 溫 、 高 壓 ， 催化劑存在 。 合成氨的發(fā)現(xiàn)及其發(fā)展 19 世紀(jì)以前農(nóng)業(yè)上所需的氮肥來源主要來 自 于 有機物的副產(chǎn)物和動植物的廢 物 ，如 糞便、腐爛動植物等等，隨著農(nóng)業(yè)和 軍 工 生產(chǎn)的發(fā)展的需 要 ， 迫切的需要建立規(guī)模巨大 的探索性的研究，化學(xué)家們設(shè) 想 ， 能不能把空氣中大量的氮氣固定下來，從而開始設(shè)計 以氮 和 氫為原料的合成氨流程 。氨還可以做冷 凍 ， 冷藏 系統(tǒng)的制冷劑。 表 11 氨的主要物理性 質(zhì) [1] 項 目 數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 相對分子 質(zhì) 量 臨界密 度 1(g/cm3) 氮含量 臨 界 壓 縮 系數(shù) PV=ZRT 摩爾體 積 ( ， )/(υmol) i陸界熱導(dǎo)率 [)] 氣體密 度 ( ， )/(gIL) 沸 點 (\在 Pa)rc 39。氨在常溫加壓易液化，稱為液氮。其中合成氨法的能耗最低 。 thermal calculation。he setting of vent point located between the cold exchanger and ammonia separator. After 由 e concentration of the gas e旺 ective ammonia points lower， inert gas content is higher， which helps reduce fresh gas consumptlon. (6) The use of cold heat exchanger equipment Separator for extroversion swirl plate， heat exchanger tube heat exchanger for upper and lower ammonia separator， hot gas into ammonia cooler for cold air cooling and heat exchange， to recover 出 e freezing ∞ ld gas refrigeration， make the hot gas 由 at into the V 以天然氣為原料 的 年 產(chǎn) 10 萬 噸 合 成 氨 合 成 工 段設(shè)計 ammonia cooler cooling， which can save frozen volume， meanwhile sep缸 ated the liquid ammonia after ammonia cooling ammonia containing gas rnixture. Anhui chemical industry pany in Huainan and Small Nitrogenous Fertilizer published on the magazine of relevant data show that 由 e equipment is saving energy and reducing consumption is significant. (7)W:部位 management and environmental protection ① Empty gas and purge gas 白 1m feeding hydrogen extraction recovery system， using ammonia washing tower recovery a1most all ammonia， make concentrated ammonia， and recycling most ammonia then into high pressure machine pressed ammonia can avoid the ammonia gas into the atmosphere， and the discharge gas as fuel and more reasonable than ecoffiIlllc. ② The 0由 er wastewater reatment to focus on waste residue after national emission standard ernissions. (8) Te production system Annual operating on the 300 days and three consecutive operations. (9) Conclusion τ39。c design and content are as follows: (1) circulation machine location τms section cycle machine is 缸 ranged in the behind of the ammonia separation system， and before the synthetic tower， thus make full use of recycling machine pression work， raise the gas temperature of s嚴(yán) 1由 etic tower， reduce the cold consumption， reduce the ammonia cooler load， meanwhile increasing the inlet pressure of tower， improve 由 e rate of synthesis and into the circu1ation machine ammonia cooling capacity is relatively low， avoiding the tower posterior circulation machine process with liquid ammonia and lead to circulating machine easy to leak. (2)The ways of reaction heat recovery and utilization Heat recovery focuses on 由 e synthetic tower， it involves in waste heat boiler heat recove可 utilization and how scientific setting problem of heat exchanger of synthetic tower outside， waste heat boiler configuration is actually how to improve rea