【正文】 用如下措施：提高合成塔進氣溫度；熱能回收又包括：用來加熱鍋爐給水和直接利用余熱副產(chǎn)蒸汽。當液氨在貯槽內(nèi)減壓后，溶解的氣體大部分釋放出來，通常稱為“貯罐氣”。在水冷器和氨冷器之后設置氨分離器，把冷凝下來的液氨從氣相中分離出來，經(jīng)減壓后送至液氮貯槽。目前工業(yè)上主要采用冷凝法分離循環(huán)氣中的氨。加壓下，氣相中飽和氨含量隨溫度的降低、壓力的增高而減少。但氣相亦為水蒸氣飽和，為防止催化劑中毒，循環(huán)氣需要嚴格脫除水分后才能進入合成塔。氨分離的方法有兩種，一是水吸收法；二是冷凝法。90/76本設計的循環(huán)機位置放在氨冷器之后，合成塔之前，故需要用離心式循環(huán)機，——320型離心式循環(huán)機。95/。 循環(huán)壓縮機的形式和位置以下是幾種循環(huán)機的規(guī)格及參數(shù)：型號：——308；1P35——320 —200；——150；——320與之對應的型式：臥式，單級復動；臥式，單級復動；立式，雙列復動；立式，雙列單動；立式，雙列復動與之對應的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）：92；110；92；92；82與之對應的冷卻水耗量(m3/h)：；；0；0；0與之對應的潤滑油耗量（g/h）：；；0；0；0與之對應的電機功率/軸功率（千瓦）：22/20。 放空氣的排放位置設置放空氣的位置，以保持惰性氣體不積累，為減少惰性氣體排放時造成原料氣的損失，排放氣一般選擇在惰性氣體含量高，氨濃度較低并在新鮮氣補入之前放空，通常是在氨分離之后作為排放點。新鮮氣的補充位置通常有三種方式：新鮮氣補入油分離器入口，補入的氣體經(jīng)過冷交換器和氨冷器冷凝液氨的洗滌達到最終精制，但這種方法會增加冷交換器管內(nèi)阻力，新鮮氣中微量CO2在冷交換器管內(nèi)與循環(huán)氣中的氨形成氨基甲酸銨之類的結(jié)晶，會堵塞管道；新鮮氣補入位置在冷交換器一次出口管線至氨冷器之間，由于此處冷交后已有部分液氨冷凝，生成的微量氨基甲酸銨將被冷凝液氨溶解而排除；新鮮氣補入位置在冷交換器二次入口管線上，其效果與第二個方法相同，目前后兩種新鮮氣補氣位置設計已被不少小合成氨廠所用。綜上所述，. 新鮮氣的補入位置新鮮氣盡管經(jīng)過一系列的凈化處理，但仍帶有一部分CO、COH2O，可達15ppm。中壓法技術(shù)比較成熟，經(jīng)濟性比較好，在15～30Pa的范圍內(nèi)，功耗的差別是不大的，因此世界上采用此法的很多。此外，還與氨加工產(chǎn)品有關(guān)。通常合成氨壓力的選擇需要考慮三個因素：一、能量消耗，即氫氣、氮氣的壓縮功耗，循環(huán)氣的壓縮功耗和冷凍系統(tǒng)的壓縮功耗；二、提高壓力，設備體積減小，占地面積減小，冷凍系統(tǒng)設備投資也可減小，故總設備投資費用可降低，但對設備材質(zhì)要求高，制造困難，尤其當壓力過高，對設備材質(zhì)和制造技術(shù)要求更高，設備投資又會增加。微分動力學方程：對于一般工業(yè)鐵催化劑，：K1，k2與溫度及平衡常數(shù)kp的關(guān)系為：在工業(yè)上，使用上式（）是比較滿意的。長期以來,人們對氨合成催化劑作了大量的研究工作,發(fā)現(xiàn)對合成氨有活性的一系列金屬為Os,U,Fe,Mn,W等,其中以鐵為主體并添加有促進催化劑的鐵系催化劑,價廉易得、活性良好、使用壽命長,從而獲得了廣泛應用.目前,大多數(shù)鐵系催化劑都是用經(jīng)過精選的天然磁鐵礦通過熔融法制備的,習稱熔鐵催化劑,:表1 國內(nèi)主要型號的氨催化劑的組成和性能型號 組 成 外 形 堆密度/(Kg/l) 使用溫度/oc 主要性能A1101 Fe3OAl2O3 不規(guī)則 — 380—500 還原溫度350OC CaO、SiOK2O 顆粒A1102 同上，但不加BaO 同上 — 380—490 A201 Fe3OAl2O3 同上 — 360—490 易還原，低溫活性高 CaO、SiOK2OA203 Fe3OAl2O3 同上 — 300—540 活性高、易還原、壽命長 CaO 、K2OA301 Fe1x、Al2O3 同上 — 320—500 低溫低壓高活性，還原溫 CaO、K2O 度280—300，極易還原 綜上所述,本設計選擇使用A203型催化劑. 動力學氨合成有如下幾個步驟：反應物從氣流主體擴散到催化劑的外表們面（外擴散過程）；反應物進一步向催化劑的微孔內(nèi)擴散進去（內(nèi)擴散過程）；反應物在催化劑的表面上被吸附（吸附過程）；吸附的反應物轉(zhuǎn)化成反應的生成物（表面反應過程）；反應生成物從催化劑表面上脫附下來（脫附過程）；脫附下來的生成物分子從微孔內(nèi)向外擴散到催化劑外表面處（內(nèi)擴散過程）；生成物分子從催化劑外表面處擴散到主流氣流中被帶走（外擴散過程）。壽命長，對工廠相當重要，因為，如果要更換催化劑，就要停產(chǎn)。選擇性高副產(chǎn)物就少，不僅使原料的損耗減少，而且也減少分離或處理這些副產(chǎn)物的裝備和費用，使整個過程的經(jīng)濟指標大大降低。因為設備需要外界供熱，才能維持反應的強度。工業(yè)催化劑所必備的三個重要條件：活性好，選擇性高，壽命長。當反應熱效應△HR應為△HF與△HM之和。由于混合時吸熱，實際熱效應較上式計算值小。純氫氮混合氣完全轉(zhuǎn)化為氨，在不同溫度、壓力下的反應熱（）可由下式計算。KP與溫度的關(guān)系式如下：lgKp(p→o)=在加壓下，KP與溫度有關(guān)，而且與壓力和氣體的組成有關(guān)，計算KP的目的是為了計算平衡氨的濃度。對合成塔一出氣體進行加熱剩余熱量加熱軟水加熱器的水加熱中置鍋爐內(nèi)的水合成塔出口高溫氣體圖5 能量的回收利用全年按照365天計算，大修一次39天，中修3天，小修3天，則年工作日為： 3653933=320天工作制度： 本設計的合成氨廠采用五天工作制，五班三到制度。合成氨工藝中的能量利用與回收，與反應熱有很大的關(guān)系。綜上所述，本設計選用銅氨液吸收法。此法的優(yōu)點是：工藝簡單、操作方便。甲烷化法：由于此法是在催化劑上用H2把CO還原成甲烷，但因反應過程中需要消耗氫氣，而生成無用的甲烷。深冷分離法：在空氣液化分離技術(shù)的基礎上，在低溫下逐級冷凝爐氣中各個高沸點組分，最后用液體把少量CO和CH4脫除。該法工藝成熟可靠，在煤間歇制氣的中小型合成氨廠中大量采用醋酸銅氨液凈化，銅液組成比較穩(wěn)定，再生時損失較少。銅氨液吸收法：在高壓和低溫下用銅鹽的氨溶液吸收CO的方法。由于CO既不是酸性也不是堿性的氣體，在各種有機和無機溶液中的溶解度又很小，所以CO的脫出很不容易。綜上所述，本設計考慮原料氣壓力、流量，待脫除的酸性組分種類及其含量；所要求的凈化度或酸性組分的殘余含量；腐蝕性、毒性、能耗、操作性、經(jīng)濟性等要求，選擇NHD法。低溫甲醇洗滌法可以脫除氣體中的多種組分、凈化度很高、選擇性脫除并加以回收、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好且節(jié)省投資和動力消耗；但低溫甲醇洗滌法的工藝流程長，再生過程比較復雜，甲醇的毒性大，因此，要求對設備制造和管道安裝高，操作謹慎，嚴防泄露。活化MDEA法具有化學吸收與物理吸收的優(yōu)點，但再生能耗大。熱碳酸鉀法是在105—1380C下進行。吸收后的溶液可以有效地用減壓閃蒸使大部分二氧化碳解吸?；瘜W吸收法中，靠減壓閃蒸解吸的二氧化碳很有限，通常需要熱法再生。根據(jù)催化劑吸附劑的性能不同，主要分為兩大類。二氧化碳是氨合成催化劑的毒物，所以，必須脫出。由于本設計的廠址離遵義城郊5公里，所以本設計選用PDS脫硫。用此法還可以脫出部分有機硫，雖然對氰化物敏感，但是適應性改良后較好，一般通過自身的排毒作用，其脫硫活性可以逐漸恢復。栲膠法：能脫除硫化氫，產(chǎn)物硫磺；優(yōu)點：應用廣泛，既能脫低硫，也能脫高硫，脫硫率高，%以上，脫硫塔無堵硫問題、無毒性、成本低，消耗與ADA想比，原料消耗費用比其他方法低20%左右；硫容大，操作簡便，腐蝕輕，硫回收率高（80—85%，硫磺增產(chǎn)15—35%），綜合效益好，較適用于大中型合成氨廠；但對環(huán)境污染較大。隨著化肥工業(yè)發(fā)展的需要，成功開發(fā)出一些新的脫硫劑。往返循環(huán)不止。濕法脫硫即是通過化學反應將混合氣中的硫吸收，用脫硫劑氧化再生，脫出的硫變成硫磺，用泡沫把浮出逸流分離。硫化物多種多樣，按其分子結(jié)構(gòu)分為無機硫和有機硫。綜上所述，本設計采用中全低變。國內(nèi)稱中溫變換，簡稱中變）使大部分CO轉(zhuǎn)化為CO2和H2，第二步是低溫變換簡稱低變，%左右。 綜上所述，本設計采用蓄熱法間歇氣化。外熱法：利用其他的廉價高溫熱源來為煤氣化提供熱能。富氧空氣氣化法：用富氧空氣或純氧代替空氣進行煤氣化，藉以調(diào)整煤氣中的氮含量，且因爐溫高可實現(xiàn)連續(xù)化制氣是其一大優(yōu)點。整個制氣過程反復交替進行。而后通入蒸汽進行煤氣化反應，所得水煤氣配入部分吹風氣即成半水煤氣。造氣階段變換階段脫硫階段氨合成階段脫碳階段精制階段 圖4 全廠工藝流程造氣工段是整個合成氨工藝的前提，目前國內(nèi)的造氣方法有外熱法、富氧空氣氣化法、蓄熱法。年平均相對濕度在82％左右，年平均蒸發(fā)量1150毫米。遵義屬亞熱帶季風氣候區(qū)，終年溫涼濕潤，冬無嚴寒，夏無酷暑，氣候宜人，年均降水量1200毫米，無霜期270天。7月平均氣溫24℃左右，總降水量400～500mm。遵義市主要國道及水源圖距廠址的距離圖圖2遵義市電廠距廠址的距離圖圖3℃，℃。與能源工業(yè)關(guān)系密切：合成氨生產(chǎn)通常以各種燃料為原料，同時生產(chǎn)過程還需燃料供給能量,因此,合成氨是一種消耗大量能源的化工產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)對化肥的需求是合成氨工業(yè)發(fā)展的持久推動力：世界人口不斷增長給糧食供應帶來壓力，而施用化學肥料是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的有效途徑。 54 其他各項均為各單元設備計算結(jié)果 54第五章 主要設備計算 55 合成塔設備工藝計算 55 平衡溫度曲線 55 作最佳溫度曲線 57 確定觸媒框的形式與尺寸 58 工藝設計參數(shù) 59 物性數(shù)據(jù)的計算 60第六章 非工藝部分 79 環(huán)境保護 79 《工業(yè)“三廢”排放試行標準》 79 廢氣的處理 80 廢液的處理 81 廢料銷毀 81 工程概算 82 固定資金 82第一章 總論部分氨在國民經(jīng)濟中占有重要地位。 54 由氨分離器和冷交換器排出液氨量Q7和Q15作為支出項。 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 91 頁年產(chǎn)10萬噸合成氨工程項目工藝設計畢業(yè)論文目 錄第一章 總論部分 1 1 1 1 2 2 4 4 4 5 5 6 7 8 8 8 8第二章 工藝部分 9 車間或工序的生產(chǎn)基本原理 9 熱力學 9 催化劑的選擇 10 動力學 11 生產(chǎn)方法的選擇論證 12 合成壓力的選擇論證 12 新鮮氣的補入位置 12 放空氣的排放位置 13 循環(huán)壓縮機的形式和位置 13 氨分離的型式和級數(shù) 13 氨合成反應熱的利用 14 氨合成工序方塊流程圖 14 設備選擇論證 15 氨合成塔的選擇論證 15 氨合成工序其他設備的選型 15 工藝操作條件的確定 16 16 16 氫氮比 17 進塔氨含量和氨分離溫度 17 惰性氣體含量 18 廢熱回收參數(shù) 18第三章 合成氨工序物料衡算 19 氨合成方塊工藝流程圖 19 計算基準 19 已知條件 20 合成回路壓力分布 20 氨合成塔出口氨含量估計 20 氨合成塔 21 水冷器 22 冷凝塔 25 氨合成工序物料衡算 26第四章 氨合成熱量衡算 34 氨合成反應熱 34 合成塔一進帶入熱量 34 合成塔一出帶走熱量 35 合成塔二進帶入熱量 36 合成塔二出帶走熱量 37 38 廢熱鍋爐熱量計算 39 入口氣帶入熱量 39 出口氣帶走熱量 40 廢熱鍋爐熱負荷 40 可副產(chǎn)蒸汽量 41 軟水加熱器熱量計算 41 熱氣體（從廢熱鍋爐來氣）帶入熱量 42 熱氣體（去熱交換器）帶出熱量 42 熱負荷（可回收的熱量，忽略熱損失） 43 軟水量 43 熱交換器能量衡算： 43 冷氣體（即合成一次出口塔氣）帶入熱量 44 冷氣體（即合成二次入塔氣）帶出熱量 44 熱氣體（即軟水加熱器來氣）帶入熱量 44 熱氣體出口帶出熱量 44 水冷器和氨分離器熱量衡算 45 氣體帶入熱量 45 氣體帶出熱量 45 液氨帶出熱 46 液氨冷凝放出熱 47 需要冷卻水量W 47 冷交換器與氨冷器能量衡算 48 熱氣體（氨分離器來）帶入熱 48 氣體（去合成塔）帶出熱 48 氨的冷凝熱 49 49 由液氨蒸發(fā)移出的熱量 49 新鮮氣帶入熱 49 冷凍液氨含量G 50 循環(huán)壓縮機能量衡算： 50 50 進口氣體帶入熱 51 出口氣帶出熱 51 絕熱壓縮提供能 52 壓縮功校核： 52 53 氨冷凝熱QY包括水冷器中和氨冷卻器中的氨冷凝熱。 54 放空氣帶出熱 ,由分氨后與入冷凝塔的氣體的熱量之差確定。包括了馳放氣和產(chǎn)品氨的熱量。