【正文】 。當(dāng)使用往復(fù)式壓縮機(jī)時(shí)，在壓縮過(guò)程中氣體夾帶的潤(rùn)滑油和水蒸汽混合在一起，呈細(xì)霧狀懸浮在氣流中。除油的方法是壓縮機(jī)每段出口處設(shè)置油分離器，并在氨合成系統(tǒng)設(shè)置濾油器。 (2)氣體的預(yù)熱和合成 壓縮后的氫氮混合氣需加熱到催化劑的起始活性溫度，才能送入催化劑層進(jìn)行氨合成反應(yīng)。在開(kāi)工或反應(yīng)不能自熱時(shí)，可利用塔內(nèi)電加熱爐或塔外加熱爐供給熱量。氨分離的方法有兩種，一是水吸收法；二是冷凝法，將合成后氣體降溫，使其中的氣氮冷凝成液氨，然后在氨分離器中，從不凝氣體中分離出來(lái)。以水和氨冷卻氣體的過(guò)程是在水冷器和氨冷器中進(jìn)行的。在氨冷凝過(guò)程，部分氫氮?dú)饧岸栊詺怏w溶解在液氨中。 (4)氣體的循環(huán) 氫氮混合氣經(jīng)過(guò)氨合成塔以后，只有一小部分合成為氨。由于氣體在設(shè)備、管道中流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生了壓力損失。循環(huán)機(jī)進(jìn)出口壓差約為 20～ 30 大氣壓，它表示了整個(gè)合成循環(huán)系統(tǒng)阻力降的大小。 在氨合成循環(huán)系統(tǒng)中，流程中各部位的 惰性氣體含量是不同的，放空位置應(yīng)該選擇在惰性氣體含量最大而氨含量最小的地方，這樣放空的損失最小。放空氣中的氨可用水吸收法或冷凝法加以回收，其余的氣體一股可用作燃料。 有些工廠設(shè)置二循環(huán)合成系統(tǒng)，合成系統(tǒng)放空氣進(jìn)入二循環(huán)系統(tǒng)的合成塔，繼續(xù)進(jìn)行合成反應(yīng)，分離氨后部分情性氣體放空，其余部分在二循環(huán)系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)。 (6)反應(yīng)熱的回收利用 氨的合成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，必須回收利用這部分反應(yīng)熱。在塔內(nèi)設(shè)置換熱器，用反應(yīng)后的高溫氣體預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，使其達(dá)到催化劑的活性溫度。目前小型氨廠及部分中型氨廠采用此法回收利用反應(yīng)熱。既在塔內(nèi)設(shè)置換熱器預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，又利用余熱副產(chǎn)蒸汽。目前一般采用外置式，該法熱量回收比較完全，同時(shí)得到了副產(chǎn)蒸汽，目前中型氮廠應(yīng)用較多。反應(yīng)后的高溫氣體首先通過(guò)塔內(nèi)則換熱器預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，然后再通過(guò)塔外的換熱器預(yù)熱高壓鍋爐給水。目前大型合成氨廠一般采用這種方法回收熱量。 氨合產(chǎn)工藝的選擇 考慮氨合成工段的工藝和設(shè)備問(wèn)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(guò)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。 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述 氣體從冷交換器出口分二路、一路作為近路、一路進(jìn)入合成塔一次入口，氣體沿內(nèi)件與外筒環(huán)隙向下冷卻塔壁后從一次出口出塔，出塔后與合成塔近路的冷氣體混合，進(jìn)入氣氣換熱器冷氣入口，通過(guò)管間并與殼內(nèi)熱氣 體換熱。二、三、四層 (觸媒 )溫度，一路作為塔底副線調(diào)節(jié)一層溫度，另一路為二入主線氣體，通過(guò)下部換熱器管間與反應(yīng)后的熱氣體換熱、預(yù)熱后沿中心管進(jìn)入觸媒層頂端，經(jīng)過(guò)四層觸媒的反應(yīng)后進(jìn)入下部換熱器管內(nèi)，從二次出口出塔、出塔后進(jìn)入廢熱鍋爐進(jìn)口，在廢熱鍋爐中副產(chǎn) 25MPa 蒸氣送去管網(wǎng)，從廢熱鍋爐出來(lái)后分成二股，一股進(jìn)入氣氣換熱器管內(nèi)與管間的冷氣體換熱，另一股氣體進(jìn)入鍋爐給水預(yù)熱器在管內(nèi)與管間的脫鹽，脫氧水換熱，換熱后與氣氣換熱器出口氣體會(huì)合，一 起進(jìn)入水冷器。在冷交換器管內(nèi)被管間的冷氣體換熱，冷卻后出冷交換器與壓縮送來(lái)經(jīng)過(guò)新鮮氣濾油器的新鮮氣氫氣、氮?dú)鈺?huì)合進(jìn)入氨冷器，被液氨蒸發(fā)冷凝到 5～ 10℃，被冷凝的氣體再次進(jìn)入冷交，在冷交下部氣液分離，液氨送往氨庫(kù)氣體與熱氣體換熱后再次出塔，進(jìn)入合成塔再次循環(huán)。 入塔甲烷含量： y5CH4=％ （ +） 100％ =％ ， ； 入塔氫含量： y5H2=［ 100（ +16）］ 3/4 100％ =％； 入塔氬含量： y5Ar=16％ ％ =％； 入塔氮含量： y5N2=［ 100（ +16）］ 1/4 100％ =％ 表 42 入塔氣組分含量（％） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計(jì) 100 （ 2）合成塔出口氣組分： 以 1000kmol 入塔氣作為基準(zhǔn)求出塔氣組分， 由下式計(jì)算塔內(nèi)生成氨含量： MNH3=M5(y8NH3y5NH3)/(1+y8NH3)=1000( )/(1+)= 出塔氣量 : M8=入塔氣量 — 生成氨含量 == 出塔氨含量： y8NH3=％ 出塔甲烷含量： y8CH4=(M5/M8) y5CH4=(1000/) ％ =％ 出塔氨含量： y8Ar=(M5/M8) y5Ar=1000/ ％ =％ 出塔氫含量： y8H2=3/4(1y8NH3y8CH4y8Ar) 100％ =3/4() 100％ =％ 出塔氮含量： y8N2=1/4() 100％ =％ 表 43 出塔氣體 組分含量（％） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計(jì) 100 （ 3）合成率： 合成率 =2MNH3/［ M5(1y5NH3y5CH4y5Ar)］ 100％ =2 ［ 1000 ()］ 100％ =％ 氨分離器氣液平衡計(jì)算 表 2221 已知氨分離器入口混合物組分 m(i) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計(jì) 查 t=35℃， P= 時(shí)各組分平衡常數(shù)： 表 2222 各組分平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 設(shè)（ V/L） = 時(shí)，帶入 L (i)=m(i)/［ 1+(V/L) K(i)］ =L(i): LNH3=mNH3/［ 1+(V/L) KNH3］ = LCH4= mCH4/［ 1+(V/L) KCH4］ = Kmol LAr=mAr/［ 1+(V/L) KAr］ = Kmol LH2=mH2/［ 1+(V/L) KH2］ = LH2=mN2/［ 1+(V/L) KN2］ = Kmol L 總 = L(NH3)+ L(CH4)+ L(Ar)+ L(Ar)+ L(H2)+ L(N2)= Kmol 分離氣體量： V=1L== Kmol 計(jì)算氣液比：（ V/L） ＇ = 誤差［（ V/L） （ V/L）＇］ /（ V/L） =（ ） / 100％ =％，結(jié)果合理。兩種液體百分比估算值，即水冷后分離液氨占總量的白分?jǐn)?shù)。 液氨貯槽入口 1Kmol 液體計(jì)算為準(zhǔn)，即 L0=1Kmol，入口液體混合后組分含量： m(0i)=L(15)X15i+L16X16i = G％ L0X15i+(1 G％ )X16i =+ 混合后入口氨含量： m0NH3= + = 混合后入口甲烷含量 : + = 混合后入口氬含量 : m0Ar= + = 混合后入口氫含量： m0H2= + = 混合后入口氮含量： m0N2= + = 表 411 液氨貯槽入口液體含量 m0NH3 m0CH4 m0Ar m0H2 m0N2 小計(jì) 當(dāng) t=17℃， P= 時(shí)，計(jì)算得熱平衡常數(shù)： 表 412 各組分的平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 170 540 575 620 根據(jù)氣液平衡 L(i)=m(0i)/[1+(V/L)k(i)],設(shè) (V/L)=,代入上式得 : 出口液體氨含量： LNH3=m0NH3/[(1+(V/L) kNH3] =(1+ )= 出口液體甲烷含量： LCH4=m0CH4/[ 1+(V/L) kCH4] =(1+ 170)= Kmol 出口液體氬含量： LAr=m0Ar/[ 1+(V/L) kAr] =(1+ 540)= Kmol 出口液體氫氣含量： LH2=m0H2/[ 1+(V/L) kH2] =(1+ 575)= Kmol 出口液體氮?dú)夂浚?LN2=m0N2/[ 1+(V/L) kN2] =(1+ 620)= Kmol L(總 )=,V==,(V/L) ＇ =V/L=,誤差 =()/=％，假定正確。氨廠環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容是做好三廢治理，即對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的廢氣、廢液、廢渣進(jìn)行物化處理，使之達(dá)到國(guó)家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，消除對(duì)環(huán)境的污染或把這種污染降到最低限度；且不向廠外轉(zhuǎn)移污染。監(jiān)測(cè)進(jìn)水 pH 值為 8. 26 (在 7. 5～ 10. 5 之 間 ) ,符合要求。后置生物脫氮法占地面積比前置生物脫氮法的大 , 因而增加了工程的基建投資 , 并且需要外加碳源 , 這樣不但增加了廢水的處理成本而且不易控制外加碳源的量 , 易造成出水 COD 值升高。 合成氨尾氣的回收 合成氨工業(yè)在氨合成的同時(shí) , 以甲烷氣體為主的未反應(yīng)氣體不斷增加 , 為保證合成反應(yīng)的順利進(jìn)行 , 必須控制不反應(yīng)氣體的濃度 , 當(dāng)積累到一定程度時(shí) , 就需要在氨分離器出口放出一部分氣體 , 這就是弛放氣。弛放氣、貯罐氣統(tǒng)稱(chēng)為尾氣。 在近十年來(lái)，隨著合成氨廠生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，兩氣的產(chǎn)生量也越來(lái)越大，目前 ，大多數(shù)氮肥廠設(shè)有等壓回收裝置以回收兩氣中的氨，回收后剩余的含大量氫和甲烷的兩氣一般送鍋爐房作燃料或用作民用生活煤氣或直接放空，這樣既造成了合成氨廠生產(chǎn)的有用氣體的損失，生產(chǎn)成本較高，又造成了環(huán)境污染。在合成氨生產(chǎn)中，它通過(guò)造氣、凈化、壓縮等工序，消耗了大量能量之后制得的。若將兩氣中的氫加以分離回收，返回合成氨系統(tǒng)制氨或作商品氫出售，剩余的可燃?xì)怏w用作燃料，不僅具有較好 的經(jīng)濟(jì)效益，而且還減少了環(huán)境污染，為合成氨廠開(kāi)辟多種經(jīng)營(yíng)提供了途徑。因此，兩氣回收裝置以回收放空氣、弛放氣中氨，制成無(wú)水液氨進(jìn)行銷(xiāo)售 [14]。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 , 尾氣都會(huì)逐步得到綜合利用“變廢”為寶 [15]。在這些設(shè)備或管道中，氫、氮、氦等氣體達(dá)到一定含量并與空氣混合后，就會(huì)引起爆炸，氨是刺激性的有毒氣體，可以使人中毒；濃氨水和液氨可以灼傷皮膚。此外，車(chē)間內(nèi)有很多電氣設(shè)備和轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，如果不注意，就會(huì)發(fā)生觸電事故和機(jī)械傷害事故，合成本間主要的是防毒、防火、防爆。經(jīng)常的氨氣中毒會(huì)引起消化不良，上呼吸道粘膜炎和肺腫大等癥狀。 2．工作室內(nèi)保證良好的通風(fēng)。 4．萬(wàn)一發(fā)生中毒時(shí)，立即進(jìn)行急救。 防火 氨生產(chǎn)中的火災(zāi)危險(xiǎn)主要由所用原材料和產(chǎn)品特點(diǎn)所決定。另一種是助燃?xì)怏w，如氧氣；第三種為既不助燃也不燃燒的氣體，如氮?dú)夂投趸?。為防止火?zāi)，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)： 1. 易燃物品如火柴、煤油、汽油等不得存放在車(chē)間內(nèi)。 3. 在載有可燃性氣體的設(shè)備上進(jìn)行檢修工作時(shí)不得用硬質(zhì)工具撞擊，以免引起火花而著火。 4. 車(chē)間內(nèi)應(yīng)放置滅火工具，并應(yīng)定期校驗(yàn)，以便于萬(wàn)一著火進(jìn)行撲滅。 6．氣體放空不可過(guò)劇，防止產(chǎn)生靜電作用，引起火花而著火。萬(wàn)一著火時(shí)，應(yīng)進(jìn)行停車(chē)，把塔內(nèi)壓力卸掉，然后用四氯化碳滅火機(jī)撲滅。由于本工段的設(shè)備部處于高壓下工作，如果設(shè)備、管道材料的強(qiáng)度差或較長(zhǎng)時(shí)期的超壓力工作，就會(huì)發(fā)生爆炸 。 2．重要的設(shè)備如合成塔外筒、氨冷凝器等必須進(jìn)行探傷檢查。若腐蝕嚴(yán)重時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。 5. 定期檢查各壓力表和安全閥是否失靈，并做好記錄工作。 7．如對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，動(dòng)火焊接前，必須對(duì)設(shè)備及系統(tǒng)管道進(jìn)行清洗置換，在確定無(wú)爆炸危 險(xiǎn)后，才能動(dòng)火。熱燒傷是由于皮膚宣接與火焰或高溫物體接觸而引起的。因此，與液氨接觸的人員應(yīng)有橡皮衣服、靴子和手套等。一旦酸或堿滴在皮膚上，應(yīng)首先及時(shí)用大量的清水沖洗傷處，然后去醫(yī)院治療 [3]。也有可能因觸電使人由高處掉下而摔傷。因此，電器設(shè)備的安全電壓應(yīng)在 45v 以下為好。例如不使用絕緣不良的電線，設(shè)備地線安全可靠，不隨意裝拆電氣設(shè)備等 [3]。機(jī)械性傷害大都是由工作方法不當(dāng)、缺乏安全裝置和不遵守安全技術(shù)規(guī)程造成的。