【正文】 ( y8NH3 y5NH3)x(1 yNH3分))=[(1+）x（）]/ [（） x（）]x100％=％％冷交，％.液氨貯槽入口1Kmol液體計算為準，即L0=1Kmol，入口液體混合后組分含量：m(0i)=L(15)xX15i+L16xX16i= G％x L0x X15i+(1 G％)xX16i= X15i+ X16i混合后入口氨含量：m0NH3=+=混合后入口甲烷含量:m0CH4=+=混合后入口氬含量:m0Ar= +=混合后入口氫含量：m0H2=+=混合后入口氮含量：m0N2=+=液氨貯槽入口液體含量m0NH3m0CH4m0Arm0H2m0N2小計當熱t(yī)=17℃平衡計算得，平衡常數(shù)P=KNH3KCH4KArKH2KN2170540575620根據(jù)氣液平衡L(i)=m(0i)/[1+(V/L)xk(i)],設(shè)(V/L)=,代入上式得:出口液體氨含量：LNH3=m0NH3/[(1+(V/L)xkNH3]=(1+)= Kmol出口液體甲烷含量：LCH4=m0CH4/ [ 1+(V/L)xkCH4]= (1+)=出口液體氬含量：LAr=m0 Ar/ [ 1+(V/L)xkAr ]=(1+)= Kmol出口液體氫氣含量：LH2=m0H2/[ 1+(V/L)xkH2 ]=(1+)= Kmol出口液體氮氣含量：LN2=m0N2/ [ 1+(V/L)xkN2 ]=(1+)= KmolL(總)=,V==(V/L) ＇=V/L=,誤差 ()/=％當 V/L=LNH3=, LCH4=LAr=, LH2= KmolLN2= Kmol V=1L(總)=(V/L)＇=V/L=誤差 ()/％=％出口液體組分含量： 出口液體氨含量：xNH3=LNH3/L=％=％出口液體甲烷含量：xCH4=LCH4/L=％=％出口液體氬含量：xAr=LAr/L=％=％出口液體氫氣含量：xH2=LH2/L=％=％出口液體氮氣含量：xN2=LN2/L=％=％液氨貯槽出口液氨組分（％）NH3CH4ArH2N2小計出口弛放氣組分含量：弛放氣氨含量：yNH3=(M0NH3LNH3)/V=()/％=％弛放氣甲烷含量：yCH4=(M0CH4LCH4)/V=()/％=％弛放氣氬含量：yAr=(M0 ArLAr)/V=()/％=％弛放氣氫氣含量：yH2=(M0H2LH2)/V=()/％=％弛放氣氮氣含量：yN2=(M0N2LN2)/V=()/％=％出口弛放氣組分含量NH3CH4ArH2N2小計：（冒號刪掉）以液氨貯槽出口一噸純液氨為基準折標立方米計算液氨貯槽出口液體量L(19)=()=其中 NH3 L(19NH3)=L(19NH3)xX(19NH3)=﹪= m３CH4 L(19CH4)=L(19CH4)xX(19CH4)=﹪= m３Ar L(19Ar)=L(19Ar)xX(19Ar)=﹪= m３H2 L(19H2)=L(19H2)xX(19H2)=﹪= m３N2 L(19N2)=L(19N2)xX(19N2)=﹪= m３液氨貯槽出口弛放氣（V/L）=V(20)=(19)== m３其中　　NH3 V(20NH3)=V(20NH3) y(20NH3)=﹪= m３CH4 V(20CH4)=V(20CH4) y(20CH4)=﹪=Ar V(20Ar)=V(20Ar) y(20Ar)=﹪= m３H2 V(20H2)=V(20H2) y(20H2)=﹪= m３N2 V(20N2)=V(20N2) y(20N2)=﹪= m３液氨貯槽出口總物料=L(19)+ V(20)=+= m３液氨貯槽進口液體：由物料平衡，入槽總物料=出槽總物料，L(21)=L(19)+V(20)= m３入口液體各組分含量計算:L(21i)= L(19i) + V(20i)其中 NH3 L(21NH3)=+= m３CH4 L(21CH4)=+= m３Ar L(21Ar)=+= m３H2 L(21H2)=+=N2 L(21N2)=+= m３入口液體中組分含量核算,由 m180。入塔甲烷含量：y5CH4=％（+）x100％=％；入塔氫含量：y5H2=［100（++）］x3/4x100％=％；入塔氬含量：y5Ar=（+）x100％=％；入塔氮含量：y5N2=［100（++）］x1/4x100％=％入塔氣組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計100：以1000kmol入塔氣作為基準求出塔氣組分，由下式計算塔內(nèi)生成氨含量：MNH3=M5(y8NH3y5NH3)/(1+y8NH3)=1000()/(1+)=出塔氣量: M8=入塔氣量—生成氨含量==出塔氨含量： y8NH3=％出塔甲烷含量：y8CH4=(M5/M8)xy5CH4=(1000/)％=％出塔氨含量： y8Ar=(M5/M8)xy5Ar=1000/％=％出塔氫含量： y8H2=3/4(1y8NH3y8CH4y8Ar)x100％=3/4()x100％=％出塔氮含量： y8N2=1/4()x100％=％出塔氣體組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計100：合成率=2MNH3/［M5(1y5NH3y5CH4y5Ar)］x100％=［1000()］x100％=％：（冒號刪掉）已知氨分離器入口混合物組分m(i)MNH3mCH4mH2mArmN2小計查35℃，P=：KNH3KCH4KArKH2KN2設(shè)（V/L）=，帶入Lx(i)=m(i)/［1+(V/L)xK(i)］=L(i):LNH3=mNH3/［1+(V/L)xKNH3］=LCH4= mCH4/［1+(V/L)xK CH4］= KmolLAr=mAr/［1+(V/L)xK Ar］= KmolLH2=mH2/［1+(V/L)xKH2］= KmolLH2=mN2)/［1+(V/L)xKN2］= KmolL總= L(NH3)+ L(CH4)+ L(Ar)+ L(Ar)+ L(H2)+ L(N2)= Kmol分離氣體量：V=1L== Kmol；計算氣液比：（V/L）＇=。 （4）流程中將循環(huán)機設(shè)置在合成塔的進口管路上，使循環(huán)機壓縮時產(chǎn)生的溫升不僅不消耗冷凍量，而且還能提高進合成塔的氣體溫度，回收了循環(huán)機的壓縮熱，對合成塔反應(yīng)熱平衡有利，同時使合成反應(yīng)處于系統(tǒng)壓力最高處，有利于氨的合成反應(yīng)。（3）塔后放空設(shè)置在冷交的冷氣出口處，此處氣體中惰性氣體含量為流程中最高處，因此放空氣中CH4含量高，氨含量最低，放空氣量小，噸氨耗補充氣量少，氨損失小。這種工藝設(shè)計可大大降低氨冷器的負荷和減輕了氨分的分離負擔，提高了氨分的分離效果，同時降低了系統(tǒng)阻力。 （1）油分來的總?cè)胨夥殖蓛陕?，一路氣體（約占總氣量30%）作為合成塔一入氣沿塔壁自上而下一次出塔后，與合成塔一進一出間的近路管來的另一路氣體（約占入塔總氣量的70%）合并后，進入塔外熱交管程，換熱后的氣體進入合成塔二進。循環(huán)機和冷交換器間加新鮮氣。第九章 主要參考文獻（書寫格式不規(guī)范，可上網(wǎng)查如何書寫）《物理化學（上、下）》天津大學物理化學教研室編，高等教育出版社出版，1993年6月第三版《化工工藝設(shè)計手冊（上、下）》國家醫(yī)藥管理局編，化學工業(yè)出版社，1986年6月第一版《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊（上、下）》，梅安華主編，化學工業(yè)出版社《化工工藝設(shè)計技術(shù)概論》，揚國榮編《小氮肥》，19982000年各期《化工設(shè)計通訊》，19901995年各期《化工計算》，葛家華編《化工原理（上、下）》，天津大學化工原理教研室主編《合成氨》，陳五平主編《化工熱力學》，張聯(lián)科編《氮肥工藝設(shè)計手冊—理化數(shù)據(jù)》，石油化學工業(yè)部化工設(shè)計院編，石油化學工業(yè)出版社出版第十章 工藝設(shè)計計算書一、設(shè)計要求：（（冒號刪掉）） 年工作日：330天；系統(tǒng)工作壓力：15MPa 精練氣組成（％）：H2 ,N2 ,CH4 , 合成塔進氣（％）：NH3 ,CH4+Ar 15。當然設(shè)計中還存在一些問題需要進一步加強學習。四川輕化工學院工程名稱設(shè)備一覽表編制蔡愛民編號1校核第1 頁共1頁設(shè)計項目審核序號位號設(shè)備名稱及規(guī)格圖號或標準號單位數(shù)量材料技術(shù)特性表編號備注1E0301合 成 塔臺12C0301氨冷凝器Ⅰ臺116MnR3C0302氨冷凝器Ⅱ臺116MnR4C0303循環(huán)加熱器臺11Cr18NiTi5C0304廢熱鍋爐臺11Cr18NiTi6C0305冷交換器臺116MnR7C0306水冷器臺18J0301循環(huán)壓縮機臺19F0301氨分離器臺116MnR10F0302氨罐120MnMo修改標記姓名蔡愛民日期2002/6/03第六章 原材料及動力消耗（一） 原材料消耗序號名稱消耗定額（每噸氨）消耗量單位備注每小時每年1新鮮補充氣m3（二）動力消耗序號名稱消耗定額（每噸氨）消耗量單位備注每小時每年1液氨m32冷卻水m33鍋爐給水m34電KW注：消耗定額以每噸合格液氨產(chǎn)品計第七章 生產(chǎn)分析及三廢排量 （一）生產(chǎn)控制分析方法序號取樣點分析項目分析方法控制指標分析次數(shù)1合成塔二次出口氨氣NH3％＞每兩小時一次氫氣H2/N2=3氮氣 （二）三廢排量序號123名稱冷卻水放空氣廢污溫度（度）4021壓力，MP＜排除點水冷量氨分后氨分離器，冷交換器排放量/H114568kg有害物含量NH3=固體含量＜2000PPM排放標準處理意見送涼水塔回收利用送水處理第八章 存在問題和意見催化劑的裝卸問題 由于第二段反應(yīng)床與第三段反應(yīng)床采用中間換熱器，床層催化劑不能從頂部裝卸，為解決此問題，建議在換熱器下面的筒體上開一至二個裝卸孔。三段絕熱冷激間冷式內(nèi)件有如下特點：1）高效節(jié)能 冷激間冷式內(nèi)件是托普索節(jié)能型氨合成塔內(nèi)件基礎(chǔ)上開發(fā)的一種高效節(jié)能型內(nèi)件，氨凈值高；2）生產(chǎn)能力大； 3）床層間復合換熱；4）節(jié)約管材；5）便于催化劑還原。液氨產(chǎn)品易蒸發(fā)，有強烈刺激性氣味，對人的消化系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)都造成傷害，與空氣混合后遇火會爆炸，應(yīng)密閉貯存，管道輸送，盡可能避免泄漏。氣體管內(nèi)流動，液氨在管外蒸發(fā)，由于氨大量蒸發(fā)吸收了混合氣的熱量，使管內(nèi)氣體進一步被冷卻至0℃左右，為降低氨冷器Ⅰ負荷，進入氨冷器Ⅱ繼續(xù)冷卻至15℃左右，出氨冷器后的氣液混合物，在冷交換器的下部用分離器將液氨分離，分離出的液氨進入液氨貯罐，分氨后的循環(huán)氣上升至上部換熱器殼程被熱氣體加熱至22℃后出冷交換器，然后，氣體經(jīng)循環(huán)壓縮機，補充壓力至15兆帕，由合成塔的下部進入層間換熱器，移走第二絕熱床反應(yīng)熱，冷氣體升溫進入第一絕熱床進行合成反應(yīng)，再入第一、二絕熱床空間（冷激器）由185度左右的冷氣體作冷激氣原與出第一絕熱床的反應(yīng)氣體混合降溫到385度左右，混合后氣體進入第二絕熱床進行合成反應(yīng)，氣體氨凈值升高，出第二絕熱床氣體進入層間換熱器，移走熱量，使冷氣升溫，熱氣體降溫后進入第三絕熱床進行合成反應(yīng)，﹪，再經(jīng)塔內(nèi)下?lián)Q熱器將熱量移走，后進入廢熱鍋爐。4．生產(chǎn)制度：每年操作日330天，三班連續(xù)操作。3．三廢治理及環(huán)境保護：①放空氣弛放氣送氫回收系統(tǒng)，先用洗滌塔回收幾乎全部氨，制成濃氨水，再回收大部分氨送入高壓機壓縮后制氨既可以避免氨氣進入大氣，與放空氣作燃料相比又更合理經(jīng)濟。（6）新型設(shè)備的使用：①離心式循環(huán)壓縮機離心式循環(huán)壓縮機用于合成工段，能避免油污滲入循環(huán)氣，提高合成氣質(zhì)量，從而可不設(shè)油分離器降低能耗，對于本工段選用冷激式內(nèi)件，要求合成氣質(zhì)量較高，無油壓縮機更為合適，離心式循環(huán)壓縮機還具有運行時間長的特點，經(jīng)江蘇宜興化肥廠資料表明，無油壓縮機與注油壓縮機相比較平均使用壽命可延長十倍。（5）補充氣及放空點位置設(shè)置：補充氣設(shè)置在冷交的二次入口，以便減少系統(tǒng)阻力，并通過氨冷進一步洗脫微量二氧化碳和一氧化碳及氨基甲酸等雜質(zhì)，有利于保護觸媒防止管道和設(shè)備堵塞。進入水冷的氣體溫度降低意味著合成余熱回收率高和水冷負荷低。（2）反應(yīng)熱回收的方式及利用：這涉及到廢熱鍋爐的熱量利用幾合成塔塔外換熱器如何科學設(shè)置的問題，廢熱鍋爐的配置實際上是如何提高反應(yīng)熱的回收率和獲得高品位熱的問題，本設(shè)計選擇塔后換熱器及后置鍋爐的工藝路線，設(shè)置塔后換熱器使廢熱鍋爐出口氣體與合成塔二進氣體換熱，充分提高合成塔二進溫