【正文】 oxide第１章 總 論 概述 液氮洗的意義氨合成主要是以單質(zhì)氮?dú)夂蛦钨|(zhì)氫氣為原料。 gas purification。 subject design based on liquid nitrogen wash process, scale, production systems, material balance, heat balance calculation and equipment, as well as the internal structure of devices and equipment selection. Taking all factors as the last of the various workshop equipment layout arrangement in detail and draw the relevant drawings. 20220 final word about the design specification, together with a liquid nitrogen wash process map, nitrogen wash tower plans and workshop equipment layout inside Ping.Key words: liquid nitrogen wash。 China39。 液化。 氮洗塔。最終完成約 20220 字的設(shè)計(jì)說明書，并附以液氮洗工藝流程圖、氮洗塔設(shè)備圖和車間坪里面布置圖。本說明書的內(nèi)容包括應(yīng)用液氮洗工藝的工廠廠址的選擇、生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)制度的制定；液氮洗的重要意義、在合成氨工業(yè)中的地位；我國未來液氮洗工藝的走勢、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；課題設(shè)計(jì)依據(jù)、液氮洗工藝流程、規(guī)模、生產(chǎn) 制度、物料衡算、熱量衡算和設(shè)備計(jì)算，以及對設(shè)備和設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選型。當(dāng)今時(shí)代，石油業(yè)日趨強(qiáng)盛，并且將長期處于主導(dǎo)地位。摘 要本課題是關(guān)于以重油為原料年產(chǎn) 8 萬噸氨液氮洗脫一氧化碳工段初步設(shè)計(jì)。液氮洗工藝對于脫除原料氣中的雜質(zhì)有相當(dāng)高的效率，尤其適用于以重油和煤為原料的合成氨工業(yè)。故而液氮洗也將在未來合成氨產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要地位。最后綜合各方面因素對車間各個(gè)設(shè)備的布置做了詳細(xì)的安排，并繪制相關(guān)圖紙。關(guān)鍵詞：液氮洗。 凈化氣。 一氧化碳AbstractThis issue is on an annual output of heavy oil as raw materials 80,000 tons of ammonia nitrogen monoxideeluted preliminary design section. Liquid nitrogen washing process for the removal of impurities in feed gas has a very high efficiency, in particular, applicable to heavy oil and coal as raw materials of synthetic ammonia industry. The contemporary era, the increasingly powerful oil industry and a dominant position will be a long time. Therefore, washing liquid nitrogen ammonia in the future will also occupy an important place in industry. The contents of this brochure including the application of liquid nitrogen wash process of the plant site selection, scale of production and the development of production systems；the importance of washing liquid nitrogen in the ammonia industry status。s future trend of liquid nitrogen wash process, both at home and abroad Research and development trends。 nitrogen wash tower。 liquefaction。獲得原料的方法有多種，常見的方法是用天然氣，煤和石油為原料制取原料氣。因此與石油掛鉤的產(chǎn)業(yè)都將不斷發(fā)展，以重油為原料制取氨氣的工藝越來越受到世人的關(guān)注，液氮洗工藝正是以重油為原料制取氨氣中的重要部分，且可以使合成氣達(dá)到相當(dāng)高的純度，通過次工藝生產(chǎn)的氮肥質(zhì)量也大大提高，也可以充分利用石油煉制過程中的渣油，以達(dá)到資源合理應(yīng)用增大剩余價(jià)值的目的。在未來的工業(yè)生產(chǎn)中液氮洗工藝將越來越多的被應(yīng)用，成為合成氨產(chǎn)業(yè)中不可缺少的一部分。這也能保證產(chǎn)品氨的純度。 液氮洗的國內(nèi)外研究水平及現(xiàn)狀關(guān)于液氮洗脫一氧化碳工藝，林德公司于 1914 年開發(fā)的低溫精餾法與次工藝相當(dāng)相似，且工藝成熟，這個(gè)工藝的特點(diǎn)是適合一氧化碳產(chǎn)量較大的生產(chǎn)，但由于一氧化碳與氮?dú)夥悬c(diǎn)相差較小，難以獲得較高純度的產(chǎn)品氣。鎮(zhèn)海廠還采取了借用空分低壓液氮補(bǔ)冷線接一條副線，將高壓液氮引一股到出塔合成氣管道中，以增長混合距離來加強(qiáng)混合效果。以及浙江大學(xué)化工熱力學(xué)研究室于 1992 年 3 月高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)第六卷第 6 期上發(fā)表的《MH81 方程的改進(jìn)及應(yīng)用于低溫液氮洗過程的氣液平衡 》 ，通過次方程可以有效的計(jì)算低溫液氮洗過程的二元?dú)庖浩胶?。此間查閱了圖書館的大量中外相關(guān)資料和網(wǎng)絡(luò)信息，并結(jié)合在大學(xué)期間所學(xué)理論知識結(jié)合當(dāng)前該工藝國內(nèi)外現(xiàn)狀綜合設(shè)計(jì)的，且先后在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行多次修改。廠房必須建在石油豐富，且農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，初步選定為大慶市薩爾圖地區(qū)。廠址選擇是否得當(dāng)，對工業(yè)在各個(gè)地區(qū)的合理分布，城市和工業(yè)區(qū)的建設(shè)，自然資源的開發(fā)利用和環(huán)境保護(hù),都具有深遠(yuǎn)的影響；同時(shí)，也直接關(guān)系到擬建企業(yè)的建設(shè)投資﹑建設(shè)工期和投產(chǎn)後的經(jīng)濟(jì)效益。 　?。ǎ玻?選址原則 一般應(yīng)考慮：適合全國和地區(qū)工業(yè)布局以及產(chǎn)品供需安排的要求；符合城市規(guī)劃或工業(yè)區(qū)域規(guī)劃；盡可能節(jié)約占地面積，少占或不占良田、耕地；企業(yè)生產(chǎn)所需的資源能夠落實(shí)，原料﹑燃料及輔助材料的供應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理；有充足可靠的水源和電源；交通運(yùn)輸條件比較方便﹑經(jīng)濟(jì)；不污染環(huán)境，不破壞文物古跡，不妨礙文化﹑旅游及其他精神文明建設(shè)；對擬建項(xiàng)目留有適當(dāng)發(fā)展馀地；地質(zhì)條件較好，施工難度小，建設(shè)投資??；項(xiàng)目建成投產(chǎn)後，經(jīng)濟(jì)效益良好。在中國，選廠工作可由籌建單位單獨(dú)進(jìn)行，通常則是按項(xiàng)目隸屬關(guān)系，由主管部門組織有關(guān)規(guī)劃﹑設(shè)計(jì)﹑地質(zhì)﹑交通及地方有關(guān)單位聯(lián)合進(jìn)行。不論單獨(dú)選廠或聯(lián)合選廠，都應(yīng)對比選的各個(gè)地點(diǎn)，認(rèn)真細(xì)致地收集有關(guān)的自然環(huán)境﹑社會經(jīng)濟(jì)情況，有關(guān)的廠礦企業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃等方面資料，經(jīng)過實(shí)地查勘，綜合研究，進(jìn)行充分的論證，再比較確定。它根據(jù)工業(yè)地區(qū)布局和新建項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)書的各項(xiàng)要求，由規(guī)劃與設(shè)計(jì)部門共同承擔(dān)，在實(shí)地踏勘及區(qū)域性技術(shù)經(jīng)濟(jì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對各地建設(shè)條件分析評價(jià)，并選擇若干個(gè)能基本滿足建廠要求的廠址方案作定性與定量相結(jié)合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合論證，從而確定最優(yōu)的建設(shè)地點(diǎn)和具體廠址。 “薩爾圖”，蒙古語意為有月亮的地方。隨著大慶石油工業(yè)和市政建設(shè)的不斷發(fā)展，薩爾圖區(qū)已逐步成為大慶市政治、經(jīng)濟(jì)、文化、交通和通訊中心。區(qū)內(nèi)的大慶火車站、長途客運(yùn)總站、公共汽車總站為出入大慶市的旅客和市內(nèi)居民出行提供了便利的交通條件?？旖荼憷慕煌ǎ瑸樗_爾圖區(qū)的對外開放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了無限生機(jī)。轄區(qū)內(nèi)有原油年產(chǎn)量 1 500 萬噸，占全國原油產(chǎn)量的1/9，占大慶原油產(chǎn)量 1/4 的大慶油田采油一廠和采油三廠、采油十廠等大型石油骨干企業(yè)和潛油電泵公司、總機(jī)械廠等油田專用設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)；有大慶粵海曉雪啤酒有限公司、大慶塑料彩印公司、美食樂食品有限公司等近百家地方工業(yè)企業(yè)，奠定了薩爾圖區(qū)雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)。轄區(qū)內(nèi)的春雷農(nóng)業(yè)開發(fā)公司有土地總面積 15 萬畝，其中草原葦塘面積 90 857 畝，耕地面積 25 125 畝，林地 16 000 畝，水面 22 000 畝。已建成 3 個(gè)養(yǎng)殖場及占地 900 畝的無公害蔬菜生產(chǎn)基地， “環(huán)綠” 牌粘玉米已獲得國際有機(jī)食品認(rèn)證；完成了 450 畝蔬菜示范園區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，37 棟 43 型高效節(jié)能溫室生產(chǎn)的各類蔬菜已經(jīng)投放市場。 地理面貌薩爾圖區(qū)位于大慶市北部，東經(jīng) 125176。35′。薩爾圖區(qū)總面積是 548 平方公里。東以龍鳳區(qū)為鄰，南與紅崗區(qū)相連，西和讓胡路區(qū)接壤，北同林甸縣搭界。 設(shè)計(jì)規(guī)模和生產(chǎn)制度 設(shè)計(jì)規(guī)模以重油為原料年產(chǎn) 80 000 噸氨液氮洗脫一氧化碳工段的初步設(shè)計(jì)，年開工天數(shù)300 天，即開工 7 200 小時(shí)。定期組織檢查安全生產(chǎn)和勞動(dòng)保護(hù)工作，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)有重大危險(xiǎn)，及時(shí)采取措施，清除隱患。指導(dǎo)和督促工人執(zhí)行各項(xiàng)安全生產(chǎn)規(guī)章制度和操作規(guī)程，經(jīng)常進(jìn)行現(xiàn)場檢查， 糾正違章作業(yè)現(xiàn)象，及時(shí)清除隱患。堅(jiān)守生產(chǎn)崗位，不串崗、不離崗。嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求，認(rèn)真填寫生產(chǎn)記錄，正確分析、判斷和處理事故。對特殊工種的在崗人員，必須進(jìn)行經(jīng)常性的安全教育。各種物料碼放整齊并遠(yuǎn)離熱源、電源、水源，注意室內(nèi)通風(fēng)。第２章 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 工藝原理液氮洗是利用一氧化碳、甲烷等雜質(zhì)沸點(diǎn)氮?dú)饨咏奶攸c(diǎn)，通過液氮使其冷凝從而達(dá)到分離目的的工藝。所謂高壓制冷就是來自空分 1 工段的高壓氮通過液氮冷卻器和兩個(gè)原料氣/氮?dú)饫鋮s器，使自身溫度降至 －188℃，然后進(jìn)入氮洗塔。 工藝流程簡述液氮洗脫一氧化碳工段處理的是來自低溫甲醇洗的原料氣，也是合成氨之前的最后一道凈化。分子篩的再生是通過 MPa 的高溫水蒸氣加熱器將來自空分 2 工段的 MPa 的低壓氮?dú)饧訜岬?235℃，然后氮?dú)庠賹⒎肿雍Y加熱到 215℃，此溫度下氮?dú)獗憧蓭ё叻肿雍Y中吸附的二氧化碳，使分子篩再生。除去二氧化碳的原料氣一次通過兩個(gè)原料氣/氮?dú)饫鋮s器使自身溫度降至－188℃，然后從塔底進(jìn)入氮洗塔。洗滌過程中約 %的液氮揮發(fā)進(jìn)入凈化氣。從塔底排除的吸收液約－191℃，先經(jīng)過氣液分離器，以便改善吸收液進(jìn)入冷卻器的分布，有利于傳熱，再逆向通過三個(gè)冷卻器回收冷量，最后作為燃料送去鍋爐房。車間整個(gè)流程的消耗率為 %。塔內(nèi)操作溫度為 83K。進(jìn)入氮洗塔的液氮流量 。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 各物料點(diǎn)每小時(shí)流量 kmol/h。在化學(xué)工程中，為了導(dǎo)出某一過程的基本方程式和建立數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)或改造工藝流程和設(shè)備，了解和控制生產(chǎn)操作過程，核算生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益等都要進(jìn)行物料衡算。由此，設(shè)計(jì)工作從定性分析轉(zhuǎn)入定量計(jì)算。通過物料平衡，在已知產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)情況下算出所需原材料、生成的副產(chǎn)物及廢物等的生成量；或者在已知原材料投放情況下算出產(chǎn)品、副產(chǎn)物及廢物量。物料衡算的結(jié)果直接關(guān)系到生產(chǎn)成本和車間運(yùn)輸量，對工廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有舉足輕重的影響。眾所周知，化工工藝流程是多種多樣的，因而物料衡算中，有的計(jì)算過程十分簡單，而有的十分復(fù)雜。選擇性是指生成目的產(chǎn)物所消耗的原料在全部轉(zhuǎn)化了的原料中所占的比率，單程收率指得到目的產(chǎn)物的產(chǎn)量占原料量的百分比和有關(guān)物理化學(xué)常數(shù)的相對密度、視比重、相平衡常數(shù)。（２） 畫物料流程圖 根據(jù)計(jì)算任務(wù)，畫物料流程圖或物料衡算方框圖。（３） 確定衡算范圍在物料衡算中，為便于計(jì)算，常常采用劃定衡算范圍的方法。凡是通過邊界體系的物料屬于輸入項(xiàng)；凡是穿越邊界離開體系的物料屬于輸出項(xiàng)。若已知產(chǎn)品量，而中間步驟很多，很難一下子算出原料量。經(jīng)驗(yàn)表明，選用恰當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)，可以是計(jì)算簡便，避免差誤。表中列出了一直變量和要求解的未知變量，有時(shí)還列出進(jìn)過導(dǎo)出和計(jì)算的有關(guān)數(shù)據(jù)。 B ——液氮流量，kmol/h。W ——吸收液流量，kmol/h。圖 21 液氮洗流程無聊點(diǎn)示意圖凈化氣 5液氮 2原料液 1吸收液 4氮洗塔3（１） 料計(jì)算物料點(diǎn)（見圖 21）（２） 塔原料液的計(jì)算根據(jù)每年生產(chǎn) 80000 噸氨，每年生產(chǎn) 7200 小時(shí)，每小時(shí)生產(chǎn)氨 噸（即105mol/h）合成氨主反應(yīng)方程 23NH?? ??得 kmol/h 　　 （???3）則原料液總流量 kmol/h 　　?。?231 %HFy???4）原料液中甲烷流量 kmol/h 　　　（244122 ?5）原料液中氬氣流量 kmol/h 　　?。?12 %??6）原料液中氮液流量 kmol 　　　（2221 ?7）原料液中一氧化碳流量kmol 　　 （212 %???8） 液氮流量的計(jì)算：根據(jù)表 21 83K 溫度下 洗滌 150m3 含 6%氣體所需的液氮的最小體積，m 3壓力 MPa 所需液氨體積 m315 13 14 17 18可知，在 83K， 時(shí)，1 m 3CO 被完全吸收所需液氮體積，m 3 m3(一氧化碳體積為 150=9m3) 　　　 (29)(7=.89506V?液 氮 ）