年產(chǎn)18萬(wàn)噸液氨合成工段工藝設(shè)計(jì)-閱讀頁(yè)
2024-11-28 17:15本頁(yè)面
【正文】 氨合成工藝的選擇 考慮氨合成工段的工藝和設(shè)備問題時(shí)，必須遵循三個(gè)原則：一是有利于氨的合成和分離；二是有利于保護(hù)催化劑，盡量延長(zhǎng)使用 壽命；三是有利于余熱回收降低能耗。氨合成壓力高對(duì)合成反應(yīng)有利 , 但能耗高。 一般中小氮肥廠多為 32MPa , 大型廠壓力較低 ,為 10～ 20MPa。 合成反應(yīng)熱回收是必需的 , 是節(jié)能的主要方式之一。高壓過熱 蒸汽的價(jià)值較高 , 當(dāng)然投資要多 , 根據(jù)整體流程統(tǒng)一考慮。 第二章 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述與論證 生產(chǎn)工藝流程 由壓縮工序送來的新鮮氫氮混合氣壓力約為 32MPa,溫度為 30~50 先進(jìn)入油分離器與循環(huán)機(jī)來的循環(huán)氣在油分離器匯合，從油分離器出來的氣體，溫度為 30~50,進(jìn)入冷交換器上部的熱交換器管內(nèi)，在此處被從冷交換器下部氨分離器上升的冷氣體冷卻到 10~20，然后進(jìn)入氨冷器，在氨冷器內(nèi)，氣體在 高壓管內(nèi)流動(dòng)，液氨在管外蒸發(fā)，由于蒸發(fā)吸收了熱量，氣體進(jìn)一步被冷卻至 0~8，使氣體中的氨進(jìn)一步冷凝成液氨。進(jìn)入氨合成塔的循環(huán)氣中，含氨量約為 %~%，反應(yīng)后的氣體自合成塔底部出來，溫度在 230 以下，氨含量約為 13%~17%，經(jīng)水冷器被冷卻至 25~50，使氣氨初步液化成液氨后，再 進(jìn)入氨分離器分離出液氨。 另外，為了降低系統(tǒng)中惰性氣體的含量，在氨分離之后設(shè)有氣體放空管，可以連續(xù)或間歇排放一部分氣體，氨分離器和冷交換器下部分出來的液氨，減壓至 ~ 后，由液氨總管輸送至液氨貯槽；在氨冷器中，液氨蒸發(fā)后的氣氨，由分離器除去液氨霧滴后，經(jīng)氣氨總管輸送至冰機(jī)進(jìn)口，壓縮后再冷凝成液氨，循環(huán)使用 12 圖 31 工藝流程圖 采用該流程的特點(diǎn) ，新鮮氣加入之前，此處氣體中氨含量較低，而惰性氣體含量較高，因此可以減少氫氮的消耗和氨損失。循環(huán)氣溫度較低，有利于氣體的壓縮，降低循環(huán)機(jī)功耗 。 ，充分回收能量 ，將冷交換器，氨冷器，氨 分離器，安裝在一個(gè)高壓容器內(nèi)，組成一個(gè)三合一的設(shè)備，使澈布置更加緊湊，設(shè)備的生產(chǎn)能力得到提高等。 合成塔 水冷器 熱交換器 廢熱鍋爐 放空 油分離器 循環(huán)機(jī) 冷交換器 氨分離器 新鮮氣 弛放 液氨儲(chǔ)槽 氨冷器 13 第三章 主要設(shè)備選型 塔設(shè)備的選型 目前，塔設(shè)備的種類很多，按照內(nèi)件結(jié)構(gòu)主要分為填料塔和板式塔。 板式塔主要適用于以下條件： 塔內(nèi)液體滯液量較大，要求塔的操作附和變化范圍較寬，對(duì)進(jìn)料濃度變化要求不敏感，要求操作易于穩(wěn)定；液相負(fù)荷較小，填料塔會(huì)由于填料表面濕潤(rùn)不充分而降低其分離效率；含固體顆粒，容易結(jié)垢，有結(jié)晶的物料，板式塔可選用液流通道較大，堵塞的危險(xiǎn)?。?在操作過程中伴隨有放熱或需要加熱的物料，需要在塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)部換熱組建，如，加 熱盤管，需要多個(gè)進(jìn)料管或多個(gè)側(cè)線出料口，這是因?yàn)橐环矫姘迨剿慕Y(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)，此外，塔板上有較多的滯液量，以便與加熱或冷卻管進(jìn)行有效地傳熱。氨合成塔是合成氨廠的心臟，是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的反應(yīng)器。內(nèi)件外有保溫層，操作時(shí)進(jìn)塔的冷氣體流過內(nèi)、外筒間的環(huán)隙，從而避免外筒 溫度過高。內(nèi)件雖然是在高溫下操作，但是只承受氨合成塔進(jìn)出口的壓力差，可用耐熱鎳鉻合金鋼制作。從催化劑筐出來的熱氣體溫度通常在 460℃ 以上，進(jìn)氨合成塔的冷氣體溫度根據(jù)流程的不同，有的為 20～ 30℃, 有的可達(dá) 140℃ 以上。換熱器有列管式、螺旋板式和波紋板式，其中以列管式采用最多。在給定的鐵催化劑和壓力下，氨合成溫度不同，反應(yīng)速度也不同。由于氨合成為放熱反應(yīng)，催化劑床層的溫度將隨著反應(yīng)進(jìn)行而不斷升高。工業(yè)上按傳熱方式區(qū)分催化劑筐的類型。特點(diǎn)是在催化劑床層中設(shè)置冷卻管，通過冷卻管進(jìn)行床層內(nèi)冷熱氣 流的間接換熱，以達(dá)到調(diào)節(jié)床層溫度的目的。以并流雙套管式氨合成塔為例，氣體從塔頂部進(jìn)入 ,在環(huán)隙中沿塔壁而下 ,經(jīng)換熱器殼程后到分氣盒 ,分散到各雙套管的內(nèi)冷卻管 ,到管頂折至外冷卻管，氣體被預(yù)熱到鐵催化劑的活性溫度（通常為 400℃ 左右），再流經(jīng)設(shè)有電加熱器的中心管。為控制催化劑床層溫度不致過高，有少量氣體從冷氣旁 路管進(jìn)入塔內(nèi)，不經(jīng)換熱器殼程，而直接與已經(jīng)預(yù)熱的氣體混合 。催化劑床層分為若干段，在段間通入的未預(yù)熱的氮?dú)浠旌蠚庥靡灾苯永鋮s，稱為多層直接冷激式氨合成塔。它們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易損部件少，內(nèi)件比較穩(wěn)妥，多被大型氨廠采用。循環(huán)所由筒體上部側(cè)面進(jìn)入，沿筒體與套筒 間的環(huán)隙向下流動(dòng)，超過套筒后氣體即從內(nèi)件最外層圓筒上的長(zhǎng)方形也進(jìn)入，順次曲折流經(jīng)第二層第三層，由于氣體流通截面積突然增大，使氣體流速降低，再加上不斷碰撞圓筒，改變方向， 氣體中呈滴狀的液氨因重力作用而下降，于是氣體中所帶的液滴被分離下來，最后氣體經(jīng)中心圓筒向上，通過筒體上部循環(huán)氣出口而流出氨分離器，分離下來的液氨 2 積存在氨分離下部，并自詢問液氨排出口排出。通過此次設(shè)計(jì)，我對(duì)如何開展化工設(shè)計(jì)工作程序有了一定的了解，學(xué)到了很多知識(shí)，進(jìn)步了很多。知識(shí)是一個(gè)長(zhǎng)期的不斷積累的過程，只有積極地學(xué)習(xí)和吸收新的的知識(shí)，與時(shí)俱進(jìn)，不斷地充實(shí)自己，才能成為一名合格的進(jìn)而成為一名優(yōu)秀的化工設(shè)計(jì)者。我們主要是以老師給的參考書目為主，同時(shí)也查閱了一些其他的相關(guān)書目。同時(shí)也加強(qiáng)了我對(duì)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行刪選和加工處理的能力。設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮的應(yīng)該是安全與環(huán)保的問題，其次是化工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，作為化工設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該綜合考慮這些因素，在獲取好的經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上兼顧綠色環(huán)保。在此次設(shè)計(jì)中，我不僅學(xué)到了新的知識(shí)，而且也把化工設(shè)計(jì)課中學(xué)到的知識(shí)以及其他相關(guān)課程知識(shí)進(jìn)行了一遍應(yīng)用復(fù)習(xí)和檢驗(yàn)，讓我更加牢固地掌握了各項(xiàng)知識(shí)。最后，非常感謝老師在設(shè)計(jì)過程中給予我們的指導(dǎo)和意見，也感謝本組成員的通力合作，使我能順利地完成本次設(shè)
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