【正文】 ?Hx %%100)(2 ???Nx %%1 0 0)0 7 (4 ???CHx %%100)( ???Arx 結(jié)果匯總見表 。 表 氨分離器入口混合物組分 (%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 查 T=308K， P= 時各組分的平衡常數(shù)，如表 。分離液相組分 ()ix ，液量 L，其中進口物料組分 ()im 等于合成塔出口氣體組分 .根據(jù)氣液平衡原理，以 1 Kmol 進口物料為計算基準，即 F=1 Kmol。分離氣相組分 ()iy 。 合成塔出口氨含量 3,NH出 =3%+%=% 由下式計算合成塔內(nèi)生成的 3NH 3NH = 5N ( 38,NHy 35,NHy )/(1+ 38,NHy )=1000? ()/(1+) = kmol 出塔氣量 2,8N =入塔氣量 生成氣量 == kmol 出塔氨含量 38,NHy=% 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 12 出塔甲烷含量 48,CHy=( 5N / 8N )?45,CHy=(1000/) ? %=% 出塔氬氣含量 8,Ary =( 5N / 8N )? 5,Ary =(1000/) ? %=% 出塔氫含量 28,Hy=(138,NHy48,CHy 8,Ary )? 100%=% 出口氮含量 28,Ny=1/4(138,NHy48,CHy 8,Ary )? 100%=% 結(jié)果匯總見表 。 (6) 年工作日 300 天武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 10 計算流程點 圖 氨合成系統(tǒng)帶物料點流程示意圖 Figure The flow chart with material point for Ammonia Synthesis System 1， 2， 3， 4， 5— 精煉氣 6， 7， 8， 9， 10， 11， 12， 14， 17， 18— 合成氣 13— 放空氣 20— 弛放氣 15， 16， 19， 21— 液氨 6 新鮮 氣 8 9 10 7 11 5 13 4 3 14 12 16 16 15 2 17 20 1 3NH 18 21 20 19 合成塔 廢熱鍋爐 換熱器 水冷器 氨分離器qi 液氨貯槽槽 冷交換器 循環(huán)機 油分離器 氨冷器 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 11 物料組分計算 合成塔 入口氣體組成 根據(jù)計算依據(jù) 入塔氨含量 35,NHy=3% 入塔甲烷含量 45,CHy=15%? (+)=% 入塔氬含量 5,Ary =15%? (+)=% 入塔氫含量 25,Hy=? (100%3%15%)=% 入塔氮含量 25,Ny=1/? (100%3%15%)=% 結(jié)果匯總見表 。設(shè)備及管道的冷 (熱 )量損失 。經(jīng)水冷器，氨分離器，分離出大部分的液氨后，進入冷交換器，在此新鮮氣經(jīng)油分離器，補充器循環(huán)系統(tǒng)中，然后再經(jīng)氨冷器，經(jīng)過壓縮機加壓后重新進入合成塔進行下一循環(huán)。 流程簡述 來自冷凝塔的氣體在 305 MPa（絕壓）， 30℃下進入合成塔上部，經(jīng)塔內(nèi)外筒外隙進入下部熱交換器管外與反應(yīng)后出觸媒筐溫度為 475℃的管熱氣體換熱武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 8 后，經(jīng)集氣管進入冷管的內(nèi)、外管間環(huán)隙進入集氣盒，沿中心管上升，在 420℃下進入觸媒筐。 循環(huán)氣和氨冷器出口溫度和液位的控制 為了更好的控制溫度，采用串級控制方案 .以 溫度回路作為主回路，液位為副回路 .為保證液位，當(dāng)液位超限時，切斷串級回路，使回路的串級狀態(tài)切換為副回路的自動狀態(tài) .保證液位在安全值內(nèi)。 合成塔內(nèi)觸媒層熱點溫度控制。 氫氮比的調(diào)節(jié) 氫氮比的自調(diào)是合成控制中的難點，從造氣到合成的滯后時間，開滿量時，一般小化肥廠為 30分鐘 .開連醇為 45分鐘 .正確認識從造氣到合成整個流程中氫比演變規(guī)律是搞好調(diào)節(jié)的基礎(chǔ) .規(guī)律主要為二點 。催化劑武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 7 活性下降的主要原因 （ 1）長期處于高溫下使α Fe 微晶體再結(jié)晶長大合并，活性表面積減小，活性降低； （ 2）催化劑中毒。 合成塔入口氣成分 氫氣、氮氣、氨氣、甲烷和惰性氣體。此外合成壓力提高，氨濃度增加，按冷凝溫度相應(yīng)提高，所需冷凍量亦隨之減少，故高壓還有利于循環(huán)氣中氨的分離，簡化流程。所以壓力增加時，平衡氨濃度和反應(yīng)速度都增加。 合成氨反應(yīng)為可逆放熱反應(yīng)。 合成 目前國內(nèi)大多數(shù)中小氮肥企業(yè)均采用中壓法氨合成工藝，其合成壓力為 800? ～ 1200mm? 。流量過大，能耗增加 .閃蒸槽的液位和壓力，對于原料氣的回收和再利用，有重要作用 .它不僅可以回收閃蒸氣中的氮氣和氫氣，還可以減少碳酸丙稀脂的損失。 高壓閃蒸氣中含有 2CO 及部分工藝氣 .高壓閃蒸氣可全部或部分返回壓縮，與原料氣匯合，以回收氮氣和氫氣。 脫碳 含有一定濃度的變換氣進入吸收塔內(nèi)。隨著石油化工和天然氣化工的發(fā)展，以煤（焦炭）為原料制取氨的方式在世界上已很少采用?？諝夥蛛x裝置制得的氧用于重質(zhì)油氣化，氮作為氨合成原料外，液態(tài)氮還用作脫除一氧化碳、甲烷及氬的洗滌劑。 重質(zhì)油制氨。天然氣先經(jīng)脫硫，然后通過二次轉(zhuǎn)化，再分別經(jīng)過一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序，得到的氮氫混合氣，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳約 ％～ ％（體積），經(jīng)甲烷化作用除去后，制得氫氮摩爾比為 3 的純凈氣，經(jīng)壓縮機壓縮而進入氨合成回路，制得產(chǎn)品氨。 生產(chǎn)方法 生產(chǎn)合成氨的主要原料有天然氣、石腦油、重質(zhì)油和煤（或焦炭）等。液氨庫根據(jù)容量大小不 同，有不冷凍、半冷凍和全冷凍三種類型。 商品氨中有一部分是以液態(tài)由制造廠運往外地。硝酸、各種含氮的無機鹽及有機中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料。目前中國合成氨生產(chǎn)基本上已滿足氮肥工業(yè)的需要，今后氮肥工業(yè)的發(fā)展重點是調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對合成氨的需求將緩慢成長。最近十多年來中國合成氨生產(chǎn)能力大幅增長， 20xx 年中國合成氨總生產(chǎn)能力約 4500 10t／ a，實際產(chǎn)量 3654 10t／ a，能力和產(chǎn)量已居世界第一位。到 20xx 年底，合成氨單位能耗平均為 1700kg 標煤／ t，噸氨平均能耗水平與國際先進水平相差 600~700kg 標煤。 十多年來，合成氨裝置先后經(jīng)過油改煤、煤改油、油改氣和無煙煤改粉煤等多次反復(fù)的原料路線改造和節(jié)能改造。煤造氣采用水煤 漿或先進粉煤氣化技術(shù)替代傳統(tǒng)的固定床造氣技術(shù)。 20xx 年 6 月 7~8 日，全國合成氨節(jié)能改造項目技術(shù)交流會在北京召開，明確了“十一五”期間合成氨節(jié)能工程在降耗、環(huán)保等方面要達到的具體目標。中型合成氨設(shè)備有 55 套，生產(chǎn)能力為 4． 64 106 t／ a；約占中國合成氨總生產(chǎn)能力的 11%，小型合成氨設(shè)備有 700 多套，生產(chǎn)能力為 28 106 t／ a，約占中國合成氨總生產(chǎn)能力的 66%。大型合成氨設(shè)備有 30 套，設(shè)計能力為 9． 28 10。 生產(chǎn)能力現(xiàn)狀 中國合成氨生產(chǎn)設(shè)備是大、中、小規(guī)模并存，總設(shè)計生產(chǎn)能力為 4222 104t。有利于“提高裝置生產(chǎn)運轉(zhuǎn)率、延長運行周期 ”的技術(shù) ,包括工藝優(yōu)化技術(shù)、先進控制技術(shù)等將越來越受到重視。生產(chǎn)過程中不生成或很少生成副產(chǎn)物、廢物 ,實現(xiàn)或接近“零排放”的清潔生產(chǎn)技術(shù)將日趨成熟和不斷完善。 (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)濟性、增強競爭力”的有效途徑。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 。 (1) 大型化、集成化、自動化 , 形成經(jīng)濟規(guī)模的生產(chǎn)中心、低能耗與環(huán)境更友好將是未來合成氨裝置的主流發(fā)展方向。 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)量最大化三個階段。 同時也是能源消耗的大戶，世界上大約有 10 %的能源用于生產(chǎn)合成氨。世界上的氨除少量從焦爐氣中回收副產(chǎn)外，絕大部分是合成的氨。 參考文獻 ........................................................... 67 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 1 第一章 文獻綜述 合成氨，指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 V 目 錄 摘 要 ............................................................ I Abstrac