【正文】 器出器氣量: 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 各組分百分含量 NH3 CH4 Ar H2 N2 出器總物料 冷交換器物料計(jì)算：圖414 冷交換器物料計(jì)算示意圖V3V2V14V17進(jìn)口物料：冷交換器進(jìn)口總物料等于氨冷器出口總物料其中氣體入口 ；液體入口 ；由氣液平衡計(jì)算得，以 進(jìn)口物料為計(jì)算基準(zhǔn)：即 將 ，代入上式： 式中 可由物料平衡和氨平衡計(jì)算 式中 —冷交換器入口總物料； —冷交換器熱氣出口總物料 —冷交換器入口總氨物料將 ， 代入上式解得：∴ ；∴ 代入 得：。由 可求出冷交換器冷凝液體量 冷凝液體量 出器物料：冷交換器（冷氣）出口氣體物料等于進(jìn)口總物料減去冷凝液體量。 （2）冷氣進(jìn)口溫度，為保證合成塔入口氨含量在,出氨冷器的氣體的氨含量必須等于或小于，設(shè)過飽和度為,則，該冷凝溫度下的平衡氨含量為： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖931平衡氨含量為；時(shí)，冷激溫度 ,故冷氣進(jìn)口溫度等于（3）熱氣體帶入熱量，熱氣體在器內(nèi)處于氨飽和區(qū)，計(jì)算氣體比熱容時(shí)先求常壓下氣體比熱容，然后用壓力校正的方法計(jì)算實(shí)際的氣體比熱容：查,時(shí)的各組分比熱容并計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表111，各物質(zhì)的臨界溫度和壓力并計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表159 由壓力校正法：熱氣體帶入熱量：(4) 冷氣體帶入熱量：查,時(shí)各組分比熱容并計(jì)算得： ,查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表1519 由壓力校正法：冷氣體帶入熱量：(5) 氨冷凝熱：設(shè)熱氣出口溫度為，熱氣體在器內(nèi)由冷卻到然后進(jìn)行氨冷凝，查氨冷凝熱 液氨冷凝放出熱量，(6) 液氨帶入熱量：查10℃時(shí)液氨比熱容　 液氨帶入熱量　　(7) 熱氣體帶出熱量：查,時(shí)的各組分比熱容并計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表158 由壓力校正法：熱氣體帶出熱量：(8) 熱氣體中液氨帶出熱量：查時(shí)液氨比熱容　 液氨帶入熱量　　 (9) 冷氣體帶入熱量：(10) 冷氣體帶出熱量：∵設(shè),查時(shí)的各組分比熱容并計(jì)算得： 表421 冷交換器熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）管內(nèi)熱氣體帶入熱量 管內(nèi)熱氣體帶出熱量管外冷氣體帶入熱量 管內(nèi)液氨帶出熱量管內(nèi)液氨冷凝熱 管外液氨帶出熱量管外液氨散熱　管外冷氣帶出熱量小 計(jì)小 計(jì)(11) 冷交換器熱量負(fù)荷計(jì)算：：Q液氨Q17Q2Q1Q18Q氣氨圖422 按冷凝器熱量計(jì)算示意圖（1）氣體帶入熱量 由冷交換器熱量計(jì)算得 （2）氣體中液氨帶入熱量 由冷交換器熱量計(jì)算得 （3）氨冷器中氣氨冷凝熱查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)—理化數(shù)據(jù)》在, 則氣氨冷凝熱：（4）新鮮氣帶入熱量 , 查壓力下各組分氣體比熱容然后用疊加的方法計(jì)算得實(shí)際氣體混合熱容 所以新鮮氣帶入熱量：氨冷器收入總熱量 （5）氨冷器入口混合物溫度計(jì)算由熱平衡 設(shè),查壓力下各組分氣體比熱容，然后用疊加的方法計(jì)算得實(shí)際氣體混合熱容。混合后按冷氣入口熱氣溫度.（6）氣體帶出熱量 和 由冷交換器熱量計(jì)算 （7）氣體中液氨帶出熱量 （8）液氨蒸發(fā)吸熱 （9）需冷凍量 查液氨，液氨，所以： ， 表422 氨冷器熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）氣體帶入熱量氣體帶出熱量液氨帶入熱量液氨帶出熱量氣體中氨冷凝熱冷凍量新鮮氣帶入熱小 計(jì)小 計(jì)：（1）由《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)—理化數(shù)據(jù)》表111查的絕熱指數(shù)如下表：表423 絕熱指數(shù)表組分H2N2ArCH4NH3Ki.由公式 ∴ 由前已知 代入上式得：（2）氣體帶入熱量 （3）壓縮功 又 式中 將上述數(shù)據(jù)代入壓縮功的計(jì)算式得： 壓縮功 (4) 氣體帶出熱量 由熱平衡得： ∵ 由 查常壓下各組分氣體比熱容并計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附圖1519比熱容壓力校正圖，誤差 則計(jì)算正確。∴ 合成塔氣體二次入口帶入熱量（9）合成塔絕熱溫升核算 由 式中 ∴ 假設(shè)值與實(shí)際值基本相符,計(jì)算有效。查 軟水焓 蒸汽焓 由熱平衡得：∴ 廢熱鍋爐軟水帶入熱量：蒸汽帶出熱量 表426 廢熱鍋爐熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）管內(nèi)熱氣帶入熱量 Q8管內(nèi)熱氣帶出熱量 Q9軟水帶入熱量 Q軟蒸汽帶出熱量 Q蒸小 計(jì)小 計(jì)Q7Q6Q10Q9：圖424 合成塔熱量計(jì)算示意圖（1）冷氣帶入熱量 Q6由合成塔熱平衡計(jì)算得：（2）熱氣體帶入熱量 Q9由廢熱鍋爐熱平衡計(jì)算得：（3）冷氣帶出熱量 Q7由合成塔熱平衡計(jì)算得：（4）熱氣出口溫度計(jì)算由熱平衡得：∴ 設(shè) 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)—理化數(shù)據(jù)》混合氣體熱容按疊加法計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)—理化數(shù)據(jù)》附圖1519比熱容壓力校正圖誤差假設(shè)值與實(shí)際值基本相符，計(jì)算有效。（3）熱氣體帶出熱量Q11 ，,由于氣體在氨飽和區(qū)，故先計(jì)算常壓下氣體組分比熱容然后用壓力校正法計(jì)算實(shí)際比熱容 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)—理化數(shù)據(jù)》比熱容壓力校正圖則混合氣的比熱容熱氣帶出熱量 (4)液氨帶出熱量 查35℃液氨比熱容 (5)冷水量計(jì)算設(shè)需冷水量W，冷卻上水，冷卻下水，冷卻水比熱容 則 冷卻水吸收熱量為∴ 冷卻上水帶入熱量：冷卻下水帶入熱量：表428 水冷器熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）熱氣帶入熱量 Q10熱氣帶出熱量 Q11氨冷凝熱量 Q冷液氨帶出熱量 Q液冷卻上水帶入熱量Q上水冷卻下水帶入熱量Q下水小 計(jì)小 計(jì)：其進(jìn)出口溫度無變化，由氣體熱平衡，氨分離器吸入熱、水冷器熱平衡計(jì)算得：氨分離器支出熱，氣體放空氣帶出熱量： 冷交換器帶入熱量，由冷交換器熱平衡計(jì)算得：；誤差假設(shè)值與實(shí)際值基本相符計(jì)算有效氨分離器帶入熱量等于液氨帶出熱量 熱量計(jì)算點(diǎn)圖見附錄第五章 設(shè)備選型及設(shè)計(jì)計(jì)算 合成塔催化劑層設(shè)計(jì)：W電爐出塔氣入塔氣1654321第一段絕熱床 2冷激器 3第二段絕熱床4層間換熱器 5第三段絕熱床 6下?lián)Q熱器圖51 三段絕熱冷激—間接換熱式內(nèi)件流程圖選用三段絕熱冷激—間接換熱式內(nèi)件，此內(nèi)件是由三段軸向絕熱床和復(fù)合換熱式結(jié)構(gòu)組成，層間換熱器與下?lián)Q熱器并聯(lián)：第一絕熱床+冷激器+第二絕熱床+層間換熱器+第三絕熱床+下?lián)Q熱器。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合成塔的催化劑層設(shè)計(jì)，依據(jù)已給定參數(shù)設(shè)計(jì)確定催化劑用量及幾何尺寸等工藝參數(shù)，然后再按照一定的操作條件確定催化劑床層溫度、濃度和產(chǎn)量。將整個(gè)催化劑床層分成三段，各段尺寸及參數(shù)見下表：表51 各段催化劑床層尺寸及參數(shù)表段數(shù)n名稱123絕熱層高度150025003500催化劑用量催化劑活性系數(shù)進(jìn)口溫度 412出口溫度447487進(jìn)口氨含量出口氨含量氨產(chǎn)量催化劑單位反應(yīng)熱，依圖51對(duì)該流程進(jìn)行說明：入塔主線氣體經(jīng)內(nèi)外筒環(huán)隙進(jìn)入，經(jīng)底部出口去塔外預(yù)熱器預(yù)熱后，分兩股二次入塔，一股進(jìn)入下?lián)Q熱器預(yù)熱，然后通過中心管進(jìn)入一段床層進(jìn)行絕熱反應(yīng)，出一段催化劑氣體與從塔頂引入的冷激氣，在冷激分布器中混合均勻，降低溫度后進(jìn)入二段催化劑，經(jīng)二段絕熱反應(yīng)后氣體進(jìn)入層間換熱器管內(nèi)與另一股管間冷氣換熱降溫，冷氣從塔頂引入，出換熱管間后通過升氣管與入塔主線氣體混合后一起進(jìn)入一段床層，經(jīng)三段床層絕熱反應(yīng)后的氣體進(jìn)入底部下?lián)Q熱器，降溫后出塔，改變冷激氣和冷卻氣流量，可以分別調(diào)節(jié)二段及三段床層入口氣體溫度，一段床層入口氣體溫度可采用塔副線調(diào)節(jié)。車間布置直接影響到項(xiàng)目建設(shè)的投資，建設(shè)后的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，設(shè)備維修和安全，以及各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的完成。車間布置旨在最有效地利用廠房空間，一方面方便于工作操作，避免生產(chǎn)設(shè)備的過度擁擠；另一方面，注意廠房的通風(fēng)和防火防爆，確保安全生產(chǎn)。 本設(shè)計(jì)的車間的平面布置要根據(jù)工廠的生產(chǎn)大綱和車間分工表、生產(chǎn)流程、工藝路線、生產(chǎn)組織形式、機(jī)器設(shè)備和起重運(yùn)輸設(shè)備的種類、型號(hào)、數(shù)量等多方面因素共同確定。1． 廠房設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用雙層廠房，這樣使廠房利用率較高建設(shè)費(fèi)用也低，廠房設(shè)有配電室，貯存室及控制室。第七章“三廢”治理及綜合利用 “三廢”的產(chǎn)生及污染中國的工業(yè)污染在環(huán)境污染中占70％。中國對(duì)工業(yè)污染的治理十分重視，十多年來，國家在工業(yè)污染治理方面進(jìn)行了大量投資，建設(shè)了大批治理污染的設(shè)施，也怪得了比較明顯的環(huán)境效益。因此，解決工業(yè)“三廢”污染的任務(wù)還相當(dāng)艱巨。這些污染物質(zhì)排入大氣后都會(huì)造成危害。這種危害和損失的程度決定于大氣污染的性質(zhì)、濃度和滯留時(shí)間。(1)人體健康危害 工業(yè)廢氣污染對(duì)人體健康的危害包括急性和慢性兩方面。慢性危害是大氣污染物在直接或間接的長期作用下對(duì)人體健康造成的危害。主要表現(xiàn)為呼吸道疾病、生理機(jī)能障礙，或者眼鼻等粘膜受到刺激而生病，或者因污染急性中毒使惡化而死亡等。(2)居民生活費(fèi)用增加 大氣污染造成的居民生活費(fèi)用增加，包括家庭清掃、洗滌和生活物質(zhì)損壞三方面，據(jù)1985年估算，每年全國損失達(dá)16億元。(4)農(nóng)業(yè)森林損失 廢氣中污染物對(duì)農(nóng)業(yè)、森林、水產(chǎn)也造成嚴(yán)重的危害，其中特別是農(nóng)業(yè)和森林受害最大。據(jù)1985年估算，僅二氧化硫和氟化物污染這兩項(xiàng)，全國每年約損失20億元。工業(yè)廢水中各種有害物一旦排入水體，將對(duì)水體造成嚴(yán)重的污染，不但破壞水體的生態(tài)平衡，而且危及人身健康和工、農(nóng)、漁業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。(1)對(duì)人體健康的危害 廢水污染對(duì)人體健康的危害，一般可分為兩大類。目前，第二類污染危害是水污染的主要方面，是人們普遍關(guān)心，急待解決的重要危害。懸浮物中的有機(jī)物還會(huì)腐敗分解，發(fā)出難聞的氣味，使水體出現(xiàn)渾濁，發(fā)黑發(fā)臭，成為蚊蠅孳生的產(chǎn)所，危害水質(zhì)和周圍環(huán)境。(4)對(duì)農(nóng)林牧副漁業(yè)的危害 廢水污染對(duì)漁業(yè)及農(nóng)業(yè)的影響已十分廣泛，其危害程度已到驚人的地步。工業(yè)廢渣對(duì)環(huán)境的污染，主要表現(xiàn)在以下三大方面；(1)對(duì)土壤的污染 由于工業(yè)廢渣是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，它們的存在不僅占用了大量的良田沃土，大量的有素廢渣，在自然界的風(fēng)化作用下，到處流失，對(duì)土壤造成很大的污染。 (2)對(duì)水域的污染 工業(yè)廢渣在雨水、冰、雪的作用下，可以很容易地溶入江河湖?；蛲ㄟ^土壤而滲入地下水域里，造成水體的嚴(yán)重污染與破壞。同時(shí)，在運(yùn)輸與處理的過程中，產(chǎn)生的有害氣體和粉塵也是十分嚴(yán)重的。鍋爐產(chǎn)生的煙塵可通過加高煙囪高度和采用旋風(fēng)除塵器等干式除塵器辦法來解決。(2)廢渣。可用減振器或吸聲罩等辦法來降低噪聲。國內(nèi)主要有七種方法來解決：①廢液提取單細(xì)胞蛋白；②廢液生產(chǎn)飼料酵母；③厭氧好氧二段生物處理；④廢液制造有機(jī)肥料；⑤廢液制造殺菌劑和植物生長劑；⑥深井曝氣、生物轉(zhuǎn)盤及氧化塘法；⑦加強(qiáng)企業(yè)管理，改進(jìn)工藝，提高水循環(huán)的利用率。在這次設(shè)計(jì)中我們小組分工明確，團(tuán)結(jié)協(xié)作，一起討論、鉆研，最終順利的完成了這次課程設(shè)計(jì)。我們所遇到的關(guān)于物料能量及設(shè)備的計(jì)算也僅限于書上的例題和考試資料，它們都是簡化了的或者局部的計(jì)算，而這次的課程設(shè)計(jì)讓我接觸到完整的物料和能量計(jì)算以及合成塔設(shè)備的計(jì)算。通過這次課程設(shè)計(jì)讓我們了解了工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握了化工設(shè)計(jì)的主要程序和方法，增強(qiáng)了分析和解決工程實(shí)際問題的能力。最后，我還要感謝何凱老師對(duì)我們小組和我的教導(dǎo)與幫助，感謝同學(xué)們的相互支持，與他們一起對(duì)一些問題的探討和交流讓我開拓了思路，也讓我在課程設(shè)計(jì)時(shí)多了些輕松、