【正文】 在此，向所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！ 張陽 2020． 。在本課題的完成過程中，我還得到了其它各方面的支持和幫助 。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們對化工工藝的認(rèn)識有了一個里程碑式的突破，同時我們還認(rèn)識到理論實(shí)際是密不可分的，在今后的設(shè)計(jì)中，它給我們一個很好的警示：任何一個設(shè)計(jì)路線必須結(jié)合實(shí)際中的理論依據(jù)才能得到很好的結(jié)果。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎 實(shí)、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理。 增加壓力將使反應(yīng)移向生成氨的方向，提高溫度 會將反應(yīng)移向相反的方向，但溫度過低又使反應(yīng)速度過小。 工業(yè)生產(chǎn)中常用的壓強(qiáng)為 Pa1056001200 ?? ，溫度為 C??600450 ，用金屬鐵作催化劑，轉(zhuǎn)化率可提高到約 %8 。氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn) 行，由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有 %20~%10 ，故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋h(huán)的流程。液氨常用作制冷劑 氨合成 是 將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。 氨主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料，氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的 12％。 4． 降低投資和提高操作可靠性問題日益受到重視 鑒于節(jié)能降耗已無太多的潛力可挖，今后的技術(shù)發(fā)展將通過減少費(fèi)用的較小的集成化工藝部分、簡化管道系統(tǒng)相儀器儀表、改進(jìn)催化刑，提高設(shè)備的制造和維修質(zhì)量以及安裝先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)來進(jìn)行，同時也將更加主重采用各種現(xiàn)代化的技術(shù)管理手段，來保證生產(chǎn)裝置盡量減少停車損失，始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。 3． 降低能耗的潛力已基本得到發(fā)揮 以天然氣為原料的合成氨能耗設(shè)計(jì)值為27GJ，目前有些生產(chǎn)裝置的最低能耗已達(dá) 28GJ，只比理論值高出 20％左右而與設(shè)計(jì)值相接近。 2． 天然氣依然是合成氨生產(chǎn)的主要原科 目前全世界合成氨的年產(chǎn)量約為 1． 45 億噸，其中采用原料重油 3％，煤和焦 13％，天然氣 84％。但考慮到規(guī)模過大，會造成設(shè)備制造和運(yùn)輸、開停車復(fù)雜化和長期可靠的原料保證等方面的問題，使整套生產(chǎn)裝置的投資費(fèi)用大幅度上升。世界許多合成氨專家對此意見是一致的，并對今后合成氨工業(yè)的發(fā)展前景作出如下展望： 化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 1． 生產(chǎn)規(guī)模不會再擴(kuò)大 80年代世界共建成了 110 套合成氨裝置，平均生產(chǎn)規(guī)模為 1120 噸／天。目前，該新型轉(zhuǎn)化爐的工業(yè)示范裝置的生產(chǎn)能力已達(dá) hm/3 ，加壓設(shè)備內(nèi)部裝有 19根轉(zhuǎn)化管。燃料氣經(jīng)水冷噴嘴加氧并進(jìn)入燃燒室中，通過調(diào)整噴嘴的位置和燃燒室的形狀設(shè)計(jì)，使燃燒室內(nèi)產(chǎn)生渦流，以保證轉(zhuǎn)化反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行。 3．德國伍德公司經(jīng)二十多年來對工藝效率、工廠安全、能量總消耗等方面連續(xù)研究結(jié)果，推出了低能耗工藝，并于 1991 年在德國 BASF 公司建立了一個日產(chǎn) 1800 噸的工廠。其中 KAAP 工藝將是未來一個很有前途的氨廠改造方案， 其合成壓力為 7— 9． 1MPa，采用以石墨為載體，涂釘并用銣鹽活化的氨合成催化劑，比通常的催化劑活性高 20 倍，合成轉(zhuǎn)化率也隨之顯著提高，能增產(chǎn) 40％左右。用含鈷催化劑作氨合成觸媒，合成壓力為 8MPa。 LCA 流程與當(dāng)今的大型裝置流 程不同，該法的噸氨能耗為 30． 1GJ，采用氣熱轉(zhuǎn)化爐取代通用的轉(zhuǎn)化爐，在隔熱管式變換器中進(jìn)行變換，反應(yīng)熱用于制備原料氣與蒸汽的飽和氣。近幾年來，世界合成氨工業(yè)的技術(shù)進(jìn)展主要有以下幾方面： 1．英國 ICI 公司采用 LCA 工藝流程，在英國的 Severance 氨廠建了兩套并列的產(chǎn)量各為 450 噸／天，但只有一套公用工程系統(tǒng)的合成氨裝置。現(xiàn)今所有的合成氨消費(fèi)中，只有 13％是用在化學(xué)和工業(yè)應(yīng)用上，其他 87％都用于生產(chǎn)化肥。 化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 5 世界合成氨工業(yè)近期進(jìn)展及前景展望 由于生態(tài)和環(huán)保的原因，今后發(fā)達(dá)國家化肥用量將減少，世界合成氨生產(chǎn)能力將緩慢增長。 全裝置熱能綜合利用，如合成廢熱產(chǎn)飽和蒸汽供變換，變換、造氣產(chǎn)低壓蒸汽供造氣，全裝置做到 蒸汽自給。 合成選用適當(dāng)壓力的廢熱鍋爐，產(chǎn)生的蒸汽在工藝中使用。 采用全低溫變換，加入軟水取代蒸汽，節(jié)省變換用工藝蒸汽，變換余熱加熱軟水。 造氣用煤合理分配，大、中塊造氣用，小顆粒及爐渣作為鍋爐用煤。因此，如何合理、高效利用能源，做好節(jié)能降耗工作對合成氨的生產(chǎn)具有重要的意義 [9]。 所以本次設(shè)計(jì)使用 6010600 ??? IG 固定管板式換熱器。 計(jì)算傳熱系數(shù)，校正傳熱面積 管程對流給熱系數(shù) i? ??i 殼程對流傳熱系數(shù)α 0 殼程采用弓形折流板，故 計(jì)算傳熱系數(shù) 取污垢熱阻 kwCmRskwCmRs i ?? ???? 202 , 以管外面積為基準(zhǔn) 21 . 5 0. 42 6 24 ( 7 1 ) 2. 98 82 70 .2 6 ,2p Pa?? ? ? ? ? ? ? ? ?22 ( 2 ) 3539 , 2p Pa?? ? ? ? ? ? ? ? 53 ?????? ?h hphi C ? ?)/(5 9 3 )( 6 8 2 PrRe0 2 CmWd iiiii????????? ?? 530 ?????? ?c cpcC ? ?)/()( 23/3/100000CmWd w??????????????????????化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 計(jì)算傳熱面積 所選換熱器實(shí)際面積為 20 0 430 2 4 41 mdnS ?????? ? 236 mtK QSm??? ?????計(jì)需 ??需供SS)/(3034512020593825111200000CmWRsdbdddRsddKmiiii????????????????????計(jì)化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 0I1060型換熱器主要參數(shù)及計(jì)算結(jié)果 主要參數(shù) 計(jì)算結(jié)果 外殼直徑 mm 公稱壓強(qiáng) kg/cm2 公稱面積 m2 管程數(shù) 管子排列方式 管子尺寸 mm 管長 m 管數(shù) N 管中心距 t mm 管程通道截面積 m2 折流板間距 mm 殼程通道截面積mm 600 10 60 1 三角形排列 φ 25 3 269 32 600 0． 0504 熱負(fù)荷 kJ/h 傳熱溫差 C? 管內(nèi)液體流速 m/s 管外氣體流速 m/s 管內(nèi)液體雷諾數(shù) 管外氣體雷諾數(shù) 管內(nèi)液體壓降 Pa 管外氣體壓降 Pa 管內(nèi)液體對流給熱系數(shù)? ?Cmw ??2 管外氣體對流給熱系數(shù)? ?Cmw ??2 傳熱系數(shù)計(jì)算值 ? ?Cmw ??2 傳熱面積需要值 m2239。有附錄初選G800VI10100 型換熱器，有關(guān)參數(shù)列表如下： 外殼直徑 D 800 管子尺寸 mm φ 25 公稱壓強(qiáng) aMP 管子長度 l m 3 公稱面積 m2 100 管數(shù) N 444 管程數(shù) Np 6 管心距 t mm 32 管子排列方式 三角形 按上列數(shù)據(jù)核算管程、殼程的流速及 Re： 管程流通截面積： 管內(nèi)水的流速： Ctttttm ???????????????? 160164168245ln)160164()168245(ln)2121 16016811 12 ??????? tT ttP 016 8 16 424 512 21 ??????? tt TTR236 mtk QSm ????????22 0 2 3 2 4 mNNdSPii ???????smSqu iccmi / 10523600 3, ??? ??? ?45 ??? ???? ?cciii ud ? ?化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 殼程流通截面積： ?ocdnDhS ?? (0 取 24? 取折流板間距