【正文】 度，相應(yīng)提高了合成塔二出溫度，進(jìn)廢熱鍋爐的氣體溫度為360度，充分提高回收熱量品位。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)15萬(wàn)噸液氨合成工段工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄第一部分 說(shuō)明書(shū)3第一章 概 述3第二章 原材料及產(chǎn)品主要技術(shù)規(guī)格4第三章 危險(xiǎn)性物料主要物性表5第四章 生產(chǎn)原理及流程簡(jiǎn)述5第五章 主要設(shè)備的選擇與計(jì)算5第六章 原材料及動(dòng)力消耗6第七章 生產(chǎn)分析及三廢排量7第八章 存在問(wèn)題及建議7第九章 主要參考文獻(xiàn)（這項(xiàng)內(nèi)容編排至最后較合適）7第十章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)8第二部分 物料衡算和熱量衡算8第三部分 設(shè)備的選型與計(jì)算27第四部分 帶主要控制點(diǎn)的工藝流程圖46第一部分 說(shuō)明書(shū)第一章 概 述11工段的概況及特點(diǎn)：1．設(shè)計(jì)依據(jù)：本設(shè)計(jì)按照材化系下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)進(jìn)行編制，參照鴻鵠化工總廠的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，以及中國(guó)五環(huán)化學(xué)工程總公司（原化工部第四設(shè)計(jì)院），和石油化工部化工設(shè)計(jì)院的有關(guān)資料設(shè)計(jì)而成。2．設(shè)計(jì)規(guī)模及特點(diǎn)：本工段生產(chǎn)液氨，生產(chǎn)能力為15萬(wàn)噸液氨/年，與傳統(tǒng)流程相比較，具有節(jié)能低耗的特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)計(jì)兩個(gè)串聯(lián)的氨冷器，在低壓下，既減少了動(dòng)力消耗，又保證了合成塔入口氨含量的要求；現(xiàn)具體起來(lái)如下：（1）循環(huán)機(jī)位置：本工段設(shè)置在氨分離系統(tǒng)后，合成塔之前，從而充分利用循環(huán)機(jī)壓縮功，提高進(jìn)合成塔溫度，減少冷量消耗，降低氨冷器負(fù)荷，同時(shí)提高進(jìn)塔壓力，提高合成率，而進(jìn)循環(huán)機(jī)的氨冷量較低，避免了塔后循環(huán)機(jī)流程容易帶液氨而導(dǎo)致循環(huán)機(jī)泄漏。（3）采用“二進(jìn)二出”合成流程：全部冷氣經(jīng)合成塔環(huán)隙后進(jìn)入熱交換器，可使合成塔體個(gè)點(diǎn)溫度分布均勻，出口氣體保持較低溫度，確保合成塔長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，與循環(huán)機(jī)來(lái)的冷氣直接進(jìn)入熱交換器相比，使熱交換器出口溫度增大。（4）水冷器、氨冷器的設(shè)置：水冷后分離液氨再進(jìn)行冷交，氨冷有利于降低后續(xù)氨冷的負(fù)荷，邊冷卻邊分離液氨，即提高了液氨的分離效果，又避免了氣液兩相流的存在，通過(guò)設(shè)置兩氨冷器的冷凝充分解決了低壓下，水冷后很少有氨冷凝下來(lái)的矛盾，達(dá)到了進(jìn)一步冷卻，保證合成塔入口氨冷量的要求。放空點(diǎn)設(shè)置在冷交換器和氨分離器之間，氨分后有效氣體濃度較低，惰性氣體含量較高，有利于降低新鮮氣單耗。②冷交換器分離器為外向型旋流板，上部換熱器為列管換熱器和下部氨分離器，將熱氣體在進(jìn)入氨冷器前用冷氣體進(jìn)行冷卻換熱，以回收冷氣體的冷凍量，使入氨冷器的熱氣體預(yù)冷卻，從而節(jié)省冷凍量，同時(shí)分離經(jīng)氨冷后含氨混和氣中的液氨，安徽淮南化工公司發(fā)表與《小氮肥》雜志上的有關(guān)資料表明，該設(shè)備節(jié)能降耗顯著。②廢物集中處理達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。第二章 原材料及產(chǎn)品主要技術(shù)規(guī)格（一） 原材料技術(shù)規(guī)格：序號(hào)名稱(chēng)規(guī)格備注成分百分含量（摩爾）1精練氣氫氣氮?dú)獍睔?甲烷氬氣 （二）液氨產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格序號(hào)名稱(chēng)規(guī)格國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)備注等級(jí)組分含量1液氨一級(jí)品氨＞GB35665水和油＜2液氨二級(jí)品氨＞GB35665水和油＜ （三）氨水產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格序號(hào)名稱(chēng)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)備注等級(jí)組分含量1農(nóng)業(yè)用氨水一級(jí)品氨＞20部標(biāo)HGI8864二級(jí)品氨＞18三級(jí)品氨＞152工業(yè)用氨水一級(jí)品氨＞25部標(biāo)HGI8864殘?jiān)级?jí)品氨＞20殘?jiān)既?jí)品氨＞20殘?jiān)? 第三章 危險(xiǎn)性物料主要物性表序號(hào)名稱(chēng)分子量熔點(diǎn)（度）沸點(diǎn)（度）閃點(diǎn)（度）燃點(diǎn)（度）空氣中爆炸極限（％）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)備注上限下限1氨氣630已2氫氣400甲3甲烷184190650甲第四章 流程簡(jiǎn)述 由氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)送來(lái)的35℃～45℃的新鮮氣，與放空后經(jīng)冷交換器來(lái)的循環(huán)氣混合，而后溫度被降至20℃，進(jìn)入氨冷器Ⅰ。換熱產(chǎn)生蒸汽后進(jìn)入循環(huán)器加熱器一次出塔氣體至160℃，本身溫度降至112℃左右進(jìn)水冷器被冷卻產(chǎn)生部分液氨，溫度降至35℃，混合氣液進(jìn)氨分離器，分離液氨，分離的液氨去液氨罐貯存，出氨分離器的氣體則部分放空，放空氣去氫回收裝置，放空后的循環(huán)氣經(jīng)冷交換器降溫至17℃與新鮮氣混合，繼續(xù)下一循環(huán)。第五章 主要設(shè)備的選擇與計(jì)算（見(jiàn)后）：合成塔內(nèi)件合成塔的選擇主要是觸媒筐和塔內(nèi)換熱器，本著節(jié)約自身的水電和冷凍量消耗同時(shí)提高氨合成反應(yīng)熱的回收品位和利用率本設(shè)計(jì)觸媒筐選用三段絕熱冷激間冷式內(nèi)件。 裝填A(yù)106型合成塔催化劑，此種催化劑具有良好的抗毒性能，低溫高活性，較好的熱穩(wěn)定性特點(diǎn)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)達(dá)到了鍛煉的目的，學(xué)會(huì)了用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和圖書(shū)館查閱、收集、整理資料，并運(yùn)用工具書(shū)解決實(shí)際問(wèn)題，能夠在老師的指導(dǎo)下獨(dú)立處理一些設(shè)計(jì)中遇到的困難，同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)計(jì)算機(jī)編輯和繪圖功能的學(xué)習(xí)和運(yùn)用。這次設(shè)計(jì)的順利完成還得益于翁賢芬老師和其他老師、同學(xué)的大力支持，在此一并感謝。出氣，NH3 水冷器出口溫度：35℃ 設(shè)計(jì)裕度：10％二、工藝流程圖：（冒號(hào)刪掉）（下圖中合成塔指向熱交換器的兩個(gè)箭頭有誤，其中一個(gè)應(yīng)改為相反）廢熱鍋爐液氨貯槽氨冷器Ⅱ氨冷器Ⅰ冷交換器循環(huán)機(jī)氨分離器水冷器 熱交換器合成塔在合成塔和循環(huán)機(jī)之間要加一個(gè)油分離器，冷交換器和氨分離器間的箭頭為放空氣?？蓞⒖迹汗に嚵鞒烫攸c(diǎn)（網(wǎng)上查得）其目的能保護(hù)合成塔外殼不超溫，回收了塔壁的熱損，同時(shí)分流后的氣體在進(jìn)入塔外熱交時(shí)溫度較低，這樣能較好地提高塔外熱交冷熱端的傳熱推動(dòng)力，提高熱交的換熱效果，使塔外熱交的熱氣出口溫度下降，則降低了水冷負(fù)荷和冷卻水的消耗。 （2）在該流程中，將水冷卻器出口氣體中被冷凝的液氨和進(jìn)入冷交管外的氣體冷凝下來(lái)的液氨一并在冷交中分離掉，分離液氨后的氣體再進(jìn)入氨冷器。第二部分 物料計(jì)算和熱量計(jì)算（確定衡算體系圖中，進(jìn)出物料要標(biāo)明參數(shù)符號(hào)，如右圖：可參考化工計(jì)算教材）：（冒號(hào)刪掉，下同，凡標(biāo)題后不要打冒號(hào)）：入塔氨含量：y5NH3=％。誤差 ［（V/L）（V/L）＇］/（V/L）=（）/％=％，結(jié)果合理從而可計(jì)算出液體中各組分含量：液體中氨含量：xNH3=LNH3/L=％=％液體中氬含量：xAr=LAr/L=％=％液體中甲烷含量：xCH4=LCH4/L=％=％液體中氫含量：xH2=LH2/L=％=％液體中氮含量：xN2=LH2/L=％=％氨分離器出口液體含量NH3CH4ArH2N2小計(jì)分離氣體組分含量：氣體氨含量 yNH3=［mNH3LNH3］/V=()/ ％=％氣體甲烷含量 yCH4=［mCH4LCH4］/V=()/ ％=％氣體氬含量 yAr=［mArLAr］/V=()/ ％=％氣體氫含量 yH2=［mH2LH2］/V=()/ ％=％氣體氮含量 yN2=［mN2LN2］/V=()/ ％=％氨分離器出口氣體含量（％）NH3CH4ArH2N2小計(jì)：（冒號(hào)刪掉）查t=15℃,p=KNH3KCH4KArKH2KN2冷交換器出口液體組分含量：出口液體甲烷含量 xCH4=yCH4/ KCH4=％=％出口液體氨含量 xNH3=yNH3/ KNH3=％=％ 出口液體氬含量 xAr=yAr/ KAr=％=％出口液體氫含量 xH2=yH2/ KH2=％=％出口液體氮含量 xN2=yN2/ KN2=％=％冷交換器出口液體組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計(jì)：（冒號(hào)刪掉，衡算圖中未標(biāo)明進(jìn)出物料符號(hào)、設(shè)備名稱(chēng)等）由于氨分離器液體和冷交換器出口分離液體匯合后進(jìn)入液氨貯槽經(jīng)減壓后溶解在液氨中的氣體會(huì)解吸，即弛放氣。(0i)=L(21i)/L(21):入口液體中氨含量 m180。(0CH4)= ﹪=﹪入口液體中氬含量 m180。(0H2)= ﹪=﹪入口液體中氮?dú)夂? m180。(0i)≈ M180。 V補(bǔ)= m３。 V入= m3：入塔物料：Ｖ5= m3NH3 V5NH3= x ﹪=CH4 V5CH4= x ﹪=Ar V5Ar= x ﹪=H2 V5H2= x ﹪=N2 V5N2= x ﹪=合成塔一出，二進(jìn)物料，熱交換器，冷氣進(jìn)出物料等于合成塔入塔物料即　　Ｖ5=V6=V7= m3出塔物料　　 V8=NH3 V8NH3= x ﹪=CH4 V8CH4= x ﹪=Ar V8Ar= x ﹪=H2 V8H2= x ﹪=N2 V8N2= x ﹪=合成塔生成氨含量：⊿VNH3=V8NH3V5NH3== m3=沸熱鍋爐進(jìn)出口物料，熱交換器進(jìn)出口物料等于合成塔出塔物料。取過(guò)飽和度10﹪故 V17NH3=﹪=﹪設(shè)熱氣出口氨體積為，則：a/(+a)= a= m3L17NH3=V14NH3a== m3冷交換器熱氣出口氣量及組分：其中 NH3 V17NH3= V14NH3L17NH3=CH4 V17CH4= V14CH4 =Ar V17Ar=V14Ar=H2 V17H2= V14H2 =N2 V17N2= V14N2=出口總氣量 V17=V14L17NH3== m3出口氣體各組分：NH3 V17NH3／V17= ／％=％CH4 V17CH4／V17= ／ x100％=％Ar V17Ar／V17=／ x100％=％H2 V17H2／V17= ／ x100％=％N2 V17N2／V17= ／ x100％=％：Ⅰ物料計(jì)算：進(jìn)器物料：氨冷器進(jìn)器物料等于冷交換器出器物料加上補(bǔ)充新鮮氣物料V1= m3其中， CH4 V1CH4==Ar V1Ar==H2 V1H2= =N2 V1N2= =V18（進(jìn)器氣體物料）=V1+V17=+= m3進(jìn)器氣體組分含量　　V18i=V1i+V17i其中， NH3 V18NH3= V17NH3=CH4 V18CH4= +=Ar V18Ar=+=H2 V18H2= +=N2 V18N2= +=各組分百分含量　　y18i=V18i/V18NH3 y18NH3= ％=％CH4 y18CH4=％=％Ar y18Ar=％=％H2 y18H2= ％=％3N2 y18N2= ％=％進(jìn)器液體等于冷交換器冷凝液氨量　L18=L18NH3=L17NH3= m3進(jìn)器總物料＝V18=L18=+= m3出器Ⅰ物料：已知出器Ⅰ氣體中氨含量為 ％，設(shè)出器氣體中氨含量為b m3b/()=％ 解得 b= m3則氨冷器Ⅰ中冷凝液氨量：L′18NH3=V18NH3b== m3氨冷器Ⅰ出口總液氨量:L2NH3=L18NH3+L′18NH3=+= m3氨冷器Ⅰ出口氣量:V2=V18b== m3其中， NH3 V2NH3= CH4 V2CH4= V18CH4= Ar V2Ar= V18Ar=H2 V2H2= V18H2= N2 V2N2= V18N2= 各組分百分含量 y2i=V2i/V2NH3 y2NH3=％=％CH4 y2CH4=％=％Ar y2Ar=％=％H2 y2H2=％=％N2 y2N2=％=％出器Ⅰ總物料=V2+L2NH3=+= m3Ⅱ物料計(jì)算：進(jìn)器氣體物料=V2= m3進(jìn)器氣體組分含量 V22i=V2i其中 各組分含量 y22i=y2iNH3 V22NH3=V2NH3=