畢業(yè)設(shè)計(jì)--年產(chǎn)15萬噸合成氨裝置

1、<p><b>　　總論</b></p><p><b>　　指導(dǎo)思想 </b></p><p>　　化工設(shè)計(jì)是政治、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)緊密結(jié)合的一門科學(xué)技術(shù)?；ぴO(shè)計(jì)在新廠建設(shè)，老廠改造挖潛中具有極其重要的作用，也可以說設(shè)計(jì)是生產(chǎn)的先導(dǎo)，是科研成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)化大生產(chǎn)的必經(jīng)途徑。因此，設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，對(duì)化工行業(yè)的發(fā)展影響極大，一定要在思想上充分

2、的重視。</p><p>　　有關(guān)化工設(shè)計(jì)方面的知識(shí)和技能，不僅對(duì)專門從事化工設(shè)計(jì)的人員需要學(xué)習(xí)和掌握，而且對(duì)從事化工生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)管理方面的人員，也同樣需要具備。因此，化工工藝專業(yè)的學(xué)員一定要掌握化工設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)知識(shí)。</p><p>　　從教學(xué)出發(fā)對(duì)學(xué)生進(jìn)行化工設(shè)計(jì)方面的基本訓(xùn)練，有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)，聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，提高分析和解決問題的能力，有助于提高學(xué)生的運(yùn)算技巧和

3、設(shè)計(jì)繪圖的能力，當(dāng)然設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)和深化，有賴于更多的實(shí)踐，只有通過實(shí)踐，積累經(jīng)驗(yàn)，才能培養(yǎng)思維、想象和創(chuàng)造的能力，才能促進(jìn)設(shè)計(jì)能力的不斷提高。</p><p>　　總之，經(jīng)過初步訓(xùn)練，具有一定的化工工藝設(shè)計(jì)能力后，在生產(chǎn)、基建、科研和管理等方面，一定會(huì)發(fā)揮出重要的作用。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　1、畢

4、業(yè)設(shè)計(jì)是以設(shè)計(jì)者深入現(xiàn)場(chǎng)收集的數(shù)據(jù)，掌握所設(shè)計(jì)項(xiàng)目的生產(chǎn)程序。</p><p>　　2、以畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書和化工工藝專業(yè)課本及參考書為依據(jù)。</p><p>　　三、設(shè)計(jì)規(guī)模及操作制度</p><p>　　1、設(shè)計(jì)規(guī)模：年產(chǎn)15萬噸合成氨裝置。</p><p>　　2、操作制度：根據(jù)化工生產(chǎn)的特點(diǎn)，采用四班三倒輪換操作。</p>

5、<p>　　3、生產(chǎn)制度：根據(jù)設(shè)備的大、中、小修及偶然事故的發(fā)生，年生產(chǎn)日一般為330天左右。</p><p>　　大修：20天 3年|次 （一般）</p><p>　　中修：7天 1年|次</p><p>　　小修：1～5天 （經(jīng)常）</p><p>　　4、發(fā)展規(guī)劃：向年產(chǎn)30萬噸合成氨發(fā)展。

6、</p><p>　　四、主要原料來源、數(shù)量及組成</p><p>　　主要原料氣為新鮮氣：</p><p>　　生產(chǎn)原料：合成氨用的氫氮混合氣</p><p>　　規(guī)格：壓力為320大氣壓（表壓）</p><p>　　成份：按氣體體積百分?jǐn)?shù)</p><p>　　H2=74.63% N2=2

7、4.87% （CH4+Ar）=0.5%</p><p><b>　　2、消耗定額</b></p><p>　　氫氮混合氣：2800m3∕噸氨</p><p>　　河 水： 62噸∕噸氨</p><p>　　鍋爐用化學(xué)凈水：7.5噸∕噸氨</p><p>　　電：130千瓦∕小時(shí) 噸氨&

8、lt;/p><p>　　五、輔助原料來源、組成及數(shù)量</p><p>　　來源：來自水、氣及其它副產(chǎn)品。</p><p>　　合成氨觸媒：在300大氣壓、溫度475～510℃下合成氨則用氧化</p><p>　　鋁與氧化鉀為促進(jìn)劑的融鐵觸煤。</p><p>　　河水：供合成系統(tǒng)的水冷卻氣作用。水溫24℃（夏季）所含之懸浮

9、物，不超過50毫克∕升，在洪水期水中懸浮物達(dá)100毫克∕升。</p><p>　　供鍋爐房用的化學(xué)凈水：于合成系統(tǒng)水冷卻器上部的列管中，作冷卻氣體用。</p><p>　　氨氣：用耐15氣壓的鋼瓶充裝，使用時(shí)減壓力5個(gè)氣壓，供系統(tǒng)置換水冷卻器的吹出和局部滅火用，氮?dú)庵械难鹾坎坏贸^2%。</p><p>　　潤滑油：供循環(huán)壓縮機(jī)機(jī)械部位及氣缸部位潤滑用的。<

10、/p><p>　　機(jī)械油：牌號(hào)“”，閃點(diǎn)110℃，粘度50℃時(shí)，5.5—6.5恩氏度。</p><p>　　汽缸油：牌號(hào)“T ”的汽缸油閃點(diǎn)為240℃，粘度在100℃時(shí)2—2.5恩氏度，也可用“C”牌的航空油。</p><p>　　六、產(chǎn)品規(guī)格：氨包括氣氨產(chǎn)品占總產(chǎn)量的75%荷葉按產(chǎn)品占總產(chǎn)量的20%，以及將氣缸氣和吹出氣送至硫銨車間所回收的氨產(chǎn)品占總產(chǎn)量的5%。<

11、;/p><p><b>　　液氨的品種分兩種：</b></p><p>　　第一類：水分含量不超過0.2%。</p><p>　　第二類：水分含量不超過1%，并含有微量的油份。</p><p><b>　　七、裝置組成</b></p><p><b>　　1、合成塔&l

12、t;/b></p><p>　　作用：在高溫、高壓和催化劑存在的條件下由氫氮?dú)夂铣砂薄?lt;/p><p>　　組成：外筒是一個(gè)多層焊接的高壓容器，筒體內(nèi)徑為300㎜，高為13600㎜，筒體的兩端焊有兩個(gè)法蘭，上部有一密閉式頂蓋，下面是一高壓蓋子，蓋子與法蘭有螺栓連接，在上法蘭之側(cè)有一氣體入口，下蓋有一氣體出口及冷氣入口。在上蓋設(shè)有安裝電爐用的小蓋及兩個(gè)溫度計(jì)插入管的孔，該筒體最高操作溫

13、度為300℃，最高操作壓力320個(gè)大氣壓，安裝前經(jīng)過400大氣壓的壓力水壓強(qiáng)試驗(yàn)。</p><p>　　觸媒筒的內(nèi)徑為690㎜，由鋼板焊接而成。上有觸煤筒蓋，下有多孔板，在多孔板上放有鐵絲網(wǎng)，觸煤筒內(nèi)裝油28根雙層管，其外管直徑為44×2.5毫升，內(nèi)管直徑為29×2.5㎜，為造成觸煤層上部的絕熱層，約在觸煤層上部1000㎜處，設(shè)有雙層管進(jìn)行冷卻，在雙層管下端有一分氣盒，管內(nèi)還裝有兩根溫度計(jì)套管

14、，在觸煤筒多孔板之上，填充的觸煤體積約2.1 m3，觸煤筒中有一中心管，管內(nèi)裝有電熱器。</p><p>　　熱交換器與觸媒筒下部相連，其筒體直徑約為680㎜，筒體內(nèi)裝有約900多根直徑為14×2㎜，長約3700㎜的管子，在管間裝有隔板，隔板為圓環(huán)式，共計(jì)27塊，整個(gè)熱交換器面積約為130㎡。</p><p>　　2、冷凝塔：該塔上部是冷卻循環(huán)壓縮機(jī)出來的氣體，下部是進(jìn)行<

15、/p><p>　　二次氨的分離，以降低合成塔入口的氨含量。</p><p>　　冷凝塔的外筒是多層焊接的高壓容器，在塔底的循環(huán)氣入口上焊有一個(gè)中心管，在塔內(nèi)上部焊有一個(gè)套筒，套筒與高壓筒體的間隙用作液面計(jì)導(dǎo)壓之用，并且套筒還兼作冷交換器的外殼，在塔內(nèi)的上部裝有列管式冷交換器，它 有下面一截外殼，上面有一圈法蘭線，與高壓筒體內(nèi)的套筒緊密接觸，起密封作用。在下部有分氣套筒，由四層圓筒組成，焊接在

16、一塊圓板之下，圓板再用螺栓固定在冷交換器之下。</p><p>　　3、快速水冷卻器：該設(shè)備是用來冷卻從合成塔出來的反應(yīng)后的高</p><p>　　溫氣體120—180℃，經(jīng)冷卻后能使氣體中氨冷凝為液氨，另外，加熱鍋爐房用的化學(xué)凈水，回收一部分熱量。</p><p>　　4、氨蒸發(fā)器：該設(shè)備的作用是借助于液氨蒸發(fā)為氨，將蛇管中的</p><p&g

17、t;　　循環(huán)氣進(jìn)一步冷卻，使氣體中殘留的氨冷凝下來，然后到冷凝塔中進(jìn)行分離。該設(shè)備的外筒是一直徑約為2100㎜，高約為3900㎜的直立式焊接而成的圓筒，該設(shè)備上有泡沫分離器。</p><p>　　5、濾油器：該設(shè)備用除去循環(huán)氣和新鮮氣中的油份、碳酸銨及其他雜質(zhì)，以免帶入合成塔，使觸煤中毒。</p><p>　　該設(shè)備的外筒是多層焊接的高壓容器，其內(nèi)徑為700㎜，高約</p>

18、<p>　　1014㎜，筒體上部的側(cè)面設(shè)有一高壓蓋子，蓋子與筒體是用螺栓連</p><p>　　接的以鋁墊密封。該器裝有一內(nèi)筒，內(nèi)筒的外形尺寸約580×3900㎜，</p><p>　　內(nèi)裝25×25×0.8㎜的銅環(huán)0.85 m3，在內(nèi)筒的外面饒有∮25×2㎜</p><p>　　的鋼管呈螺旋形。在內(nèi)筒下有幾個(gè)氣體的

19、入口圓洞，內(nèi)筒在操作過程</p><p>　　中，承受的最高壓力差必須小于3.0氣壓。</p><p>　　6、氨分離器：該設(shè)備外筒是一內(nèi)徑600㎜、高4500㎜的立式多</p><p>　　層的焊接筒體，上有一高壓蓋子，與筒體用螺栓連接，以鋁墊進(jìn)行密</p><p>　　封。內(nèi)筒由四層圓筒組成，圓筒上開有長方形的孔，但各層孔的位置</

20、p><p>　　相錯(cuò)，使氣體流動(dòng)時(shí)改變方向，圓筒固定在上面的圓板上，圓板安裝</p><p>　　在高壓筒體上，圓板的中心有一氣體出口。</p><p>　　7、氨水回收器：該設(shè)備用于貯存自氨蒸發(fā)器排出來的累積氨水，</p><p>　　和觸媒還原時(shí)放出的氨水，并在氨水回收器內(nèi)蒸發(fā)出來，送往氣氨主</p><p>　　管，

21、把這部分氨回收。</p><p>　　氨水回收器為立式焊接圓筒，它的直徑約為1200㎜，高約3500</p><p>　　㎜，容許的最高操作壓力為16氣壓，內(nèi)設(shè)有蒸汽蛇管器的側(cè)面有一</p><p><b>　　玻璃管液面計(jì)。</b></p><p>　　8、填函氣油膨脹器：該設(shè)備用以回收循環(huán)壓縮機(jī)的填函漏處的</

22、p><p>　　氣體中所帶的油份，氣體自器的側(cè)面進(jìn)，體積突然膨脹，因而流速大</p><p>　　大降低，大部分油份因含有水分及溶解的氣體，從油中蒸出，油份則</p><p>　　從器的底部排出。該設(shè)備是立式焊接設(shè)備，直徑約為1200㎜，高約</p><p>　　為2200㎜，器內(nèi)填充有鋼環(huán)，下面有一底座支架。</p><p&

23、gt;　　9、放空槽：該設(shè)備為臥式圓筒，用鋼板焊接而成，其直徑約為</p><p>　　500㎜，長約1827㎜。從冷凝塔、氨分離器、油過濾器出口排出來</p><p>　　的氣體，都經(jīng)過放空槽集中后，排入大氣。</p><p>　　10、循環(huán)氣壓縮機(jī)：用來把未反應(yīng)的氫氮混合氣自285大氣壓壓</p><p>　　縮到320大氣壓，重新返回合

24、成塔，使氣體循環(huán)使用。該設(shè)備是雙動(dòng)</p><p>　　單級(jí)的，是由同軸同步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的，主軸考曲柄的一端支承在機(jī)座</p><p>　　的主軸承上，主軸是由碳素鋼鍛造加工而成。該設(shè)備的潤滑分兩個(gè)系</p><p>　　統(tǒng)，一個(gè)是機(jī)械油循環(huán)潤滑泵系統(tǒng)， 另一個(gè)是汽缸油加壓潤滑系統(tǒng)。</p><p>　　循環(huán)壓縮機(jī)技術(shù)特性如下：</p&g

25、t;<p>　　生產(chǎn)能力： 270 米3/小時(shí) </p><p>　　轉(zhuǎn) 速： 125 轉(zhuǎn)/分鐘</p><p>　　同步電動(dòng)機(jī)容量： 450 千 瓦</p><p>　　八、生產(chǎn)技術(shù)依據(jù)，生產(chǎn)步驟及生產(chǎn)方法的選擇</p><p><b>　　1、生產(chǎn)技術(shù)依據(jù)<

26、/b></p><p>　　《合成氨器、 氨的合成》；《無機(jī)化工工藝學(xué)》；《化工工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　概論》；無機(jī)化工專業(yè)業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書。</p><p><b>　　2、生產(chǎn)步驟：</b></p><p>　　工業(yè)上采用的氨合成工藝流程雖然很多，而且流程中設(shè)備結(jié)構(gòu)</p><p>　

27、　操作條件也各有差別，但是實(shí)現(xiàn)氨合成過程的基本步驟是相同的。</p><p>　?。?）氣體的壓縮：為使氣體達(dá)到氨合成所要求的壓力，須將經(jīng)過精細(xì)凈化除去所有</p><p>　　有害成分的氫氮混合氣經(jīng)壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮。當(dāng)使用往復(fù)式壓縮機(jī)時(shí)，部分潤滑油在氣缸內(nèi)的高溫條件下產(chǎn)生氣化，并被氣體帶出。因此，在往復(fù)式壓縮機(jī)眉端出口都設(shè)有水冷卻器和油分離器將氣體中的油份除凈十分重要，這不僅因?yàn)橛屠淠髸?huì)

28、附著在熱交換器壁上，降低傳熱效率，更重要的是當(dāng)油隨氣體帶入合成塔，會(huì)使催化劑中毒，當(dāng)油進(jìn)入合成塔電加熱器內(nèi)時(shí)，會(huì)使其絕緣不良而引起短路，為避免氣體帶油，目前已推廣往復(fù)式壓縮機(jī)無油潤滑，并取得較好效果，使用離心式壓縮機(jī)從根本上解決了氣體帶油問題，使生產(chǎn)流程得以簡化。 </p><p>　?。?）氣體的預(yù)熱和合成：</p><p>　　如前所述，氨合成鐵催化劑有一定的活性溫度，氫氮混合氣體需加

29、熱到催化劑的起始溫度，才能進(jìn)行氨合成反應(yīng)，正常操作的情況下，是反應(yīng)前的氫氮混合氣被反應(yīng)后的高溫氣體預(yù)熱到反應(yīng)溫度后進(jìn)入催化機(jī)床層。這種換熱過程有一部分在催化劑床層中層過換熱裝置進(jìn)行。合成過程中的反應(yīng)熱有很大回收價(jià)值，可以直接通過廢熱鍋爐副產(chǎn)品蒸汽，也可加熱高壓鍋爐給水。因此，在新的氨合成流程中，都沒有反應(yīng)熱回收裝置。</p><p>　?。?）氨的分離：進(jìn)入氨合成塔催化劑床的氫氮混合氣，只有一小部分反應(yīng)生成氨，大

30、部分未反應(yīng)的氫和氮，同氮混合在一起，流出催化劑床層，混合氣體中氨需經(jīng)過分離才能得到，方法有兩種。</p><p>　?。?、水吸收法：用水吸收混合氣體中的氨時(shí)，由于高壓下氨在水中溶解度較大，因而氨的分離比較完全，但分離氨后氫氮混合氣體中含有少量水蒸氣，在再次利用這部分氣體進(jìn)行合成時(shí)，需將水分除去， 否則將影響催化劑的活性，用水吸收氨后的產(chǎn)品為濃氨水，如得到液氨產(chǎn)品，需將濃氨水蒸餾。</p><p

31、>　?。?、冷凝法：首先需將出合成塔的高溫混合氣體冷卻、降溫，在經(jīng)氣—液分離設(shè)備冷凝后獲得的液氨即可從氫氮混合氣中分離出來。</p><p>　?。?）未反應(yīng)氫氮?dú)獾奶幚恚簽榱嘶厥者@部份氫氮，工業(yè)上有兩種處理方法：</p><p>　　ａ、串聯(lián)法：將幾個(gè)氨合成和氨分離串聯(lián)起來， 出第一合成塔的氣體經(jīng)氨分離后進(jìn)入第二合成塔，再分離。</p><p>　　ｂ、循環(huán)法

32、：為反應(yīng)的氫氮混合氣，經(jīng)分離氨后用循環(huán)壓縮機(jī)補(bǔ)足壓力，與新鮮的原料氣混合，重新進(jìn)入合成塔進(jìn)行反應(yīng)，目前，絕大數(shù)的氨合成工藝流程都采用循環(huán)法。</p><p>　?。?）惰性氣體的排放</p><p>　　如前所述，因制取合成氨原料氣所用的原料和凈化方法的不同，在新鮮原料氣中通常含有一定數(shù)量的甲烷和氬，氬氣來自空氣，新鮮氣中氬氣與氮?dú)獾谋壤篌w和空氣中相同，即新鮮氣中氬的含量通常在0.3%左

33、右。</p><p>　　采用循環(huán)法時(shí)，新鮮原料氣中的氫和氮會(huì)連續(xù)不斷地合成氨，而惰性氣體除一部分溶解于液氨中被帶出外，大部分在循環(huán)氣中積累下來，在工業(yè)生產(chǎn)上，為了保持循環(huán)氣體中惰性氣含量不致過高，常采取將一部分含惰性氣體較高的循環(huán)氣體連續(xù)獲間斷地排除氨合成系統(tǒng)的方法。（即放空的方法）</p><p>　　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，惰性氣體排除的位置應(yīng)該選擇在

34、惰性氣體含量最小的地方。因?yàn)檫@時(shí)放空的損失最小，顯然，放空的位置應(yīng)該在氨已大部分分離掉以后，而又在新鮮氣加入之前。</p><p>　　放空氣中的氨可用吸收法或冷凝法加以回收，其余的氣體一般可用作燃料。分離放空氣可采用冷凝、冷卻和減壓、膨脹降溫等方法。利用深度冷凍過程可以分別得到氫、氮、氬、甲烷，也可以將放空氣中甲烷用冷凝方法得到氫氮?dú)?，然后將甲烷轉(zhuǎn)化成氫，這樣氣體回收就比較完全，新鮮氣的消耗可大大降低。<

35、/p><p><b>　　3、生產(chǎn)方法</b></p><p>　?。?）高壓法 壓力700～1000氣壓 溫度550～650℃</p><p>　?。?）中壓法 壓力 300氣壓 溫度500～550℃</p><p>　?。?）抵押法 壓力70～150氣壓 溫度400～45

36、0℃</p><p>　　高壓法工藝優(yōu)缺點(diǎn)：此法是采用較高的操作壓力和溫度，合成率</p><p><b>　　比較高，其優(yōu)點(diǎn)為：</b></p><p>　?。帷⑴c同樣產(chǎn)量的中、低壓法比較，所用的高壓設(shè)備的體積小，用料少，節(jié)省工廠用地面積。</p><p>　　ｂ、在高壓下合成率高，在高壓和較高濃度下，容易在混合氣體分

37、離，用水冷卻后液氨便可以分離出來。</p><p>　?。?、電的定額消耗較低，顯然因提高壓力消耗的電能提高，但氨的合成率增大的更快，所以單位產(chǎn)品的消耗定額降低了。</p><p>　?。?、由于合成率高，因此每立方米觸媒的生產(chǎn)力也相應(yīng)增大。</p><p><b>　　缺點(diǎn)：</b></p><p>　?。?、由于氨的合成率

38、高，所生成的反應(yīng)熱多，可使觸媒溫度上升到1000℃，在這樣的溫度下，觸媒因過熱而損壞，因此觸媒的壽命很短，約使用600小時(shí)就須換一次。</p><p>　?。狻⒂捎诓捎酶邏汉透邷?，合成塔及附屬設(shè)備需要特殊的合金鋼制造，不易制作，因此價(jià)格很貴，而且檢修次數(shù)多。使用日期短，操作管理也比較困難。</p><p>　　低壓法工藝的優(yōu)缺點(diǎn)：</p><p>　?。帷⑺鑹毫?/p>

39、度低，亞鐵氰化鉀觸媒的活性較大。</p><p>　?。?、由于壓力低，設(shè)備物質(zhì)要求不高，并且易于制造。</p><p>　?。?、觸媒對(duì)毒害物的靈敏性很大，易受傷害，而且操作中溫度不易控制，所以觸媒的使用壽命短。</p><p>　　ｄ、再生產(chǎn)過程中，經(jīng)常有觸媒分解物產(chǎn)生，很容易堵塞管道和設(shè)備，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行。</p><p>　　ｅ、精制觸

40、媒反應(yīng)熱量不能自行維持，反應(yīng)前必須加熱，其熱源由合成塔出口高溫氣體和精致塔出口高溫氣體供給。因此，設(shè)備與管線的材質(zhì)要求很高，由于高溫高壓下氨氣對(duì)鋼材有脫碳作用，因此采用的高溫管線易爆炸。</p><p>　?。?、由于操作壓力低，氨的生成率少，氣氨不易液化，需要附設(shè)比較龐大的冷凍設(shè)備。</p><p>　　中壓法工藝的優(yōu)缺點(diǎn)：</p><p>　?。?、所用合成氨觸媒對(duì)

41、觸媒的毒害物靈敏性小，如果在混合氣中觸媒的毒害物質(zhì)含量不高，可采用非產(chǎn)品精致塔進(jìn)行氣體精制，進(jìn)行雙循環(huán)生產(chǎn)，如果混合氣中毒害物含量很少，則可不采用精致塔。</p><p>　?。?、混合氣不直接進(jìn)入合成塔，而先與循環(huán)氣在冷卻系統(tǒng)前匯合，經(jīng)冷卻后，油及水分隨分離下來的液氨一同排出氨分離器，使油及水份的分離更為徹底，可防止水及油份對(duì)觸媒的毒害作用。</p><p>　?。?、合成系統(tǒng)的熱交換器全部

42、放在合成塔內(nèi)，可以減少脫碳作用而引起的設(shè)備及管線的爆炸。</p><p>　?。洹⒅袎悍ㄋ貌僮鲏毫^低壓法高，因此，循環(huán)氣中的氨容易分離，所用的冷凝設(shè)備也比較小，可不專門設(shè)置氨的冷凍系統(tǒng)，即使設(shè)置冷凍系統(tǒng)，其冷凍系統(tǒng)的生產(chǎn)能力也可以較低壓法小，因此耗電量也隨之降低。</p><p>　?。?、合成塔的操作溫度較高壓法低，觸媒的靈敏性小，反應(yīng)時(shí)又無觸媒分解物生成。因此觸媒的使用壽命長，停車修

43、理的間歇時(shí)間長，總產(chǎn)量高。</p><p>　?。?、如果精制系統(tǒng)只用作消除雜質(zhì)和觸媒的毒害物，則觸媒溫度低（350～400℃），氫氮合成為氨的量極少，因此放出的熱量甚微，難以經(jīng)特精致反應(yīng)所需的溫度，必須動(dòng)用電熱器，這樣，除了要消耗電能外，有時(shí)還因輸電系統(tǒng)與線路發(fā)生故障，而影響生產(chǎn)。</p><p>　?。?、采用雙循環(huán)時(shí)，必須裝設(shè)噴射器，如果操作不當(dāng)，也會(huì)影響操作的正常進(jìn)行。</p&g

44、t;<p>　　九、對(duì)所選擇方法的工藝原理、反應(yīng)機(jī)理和催化劑的評(píng)述</p><p>　　1、產(chǎn)品的性質(zhì)、用途</p><p><b>　　（1）物理性質(zhì)</b></p><p>　?、?一般物理性質(zhì)（在溫度0℃及壓力760毫米汞銀柱時(shí)）：</p><p>　　氣體比重0.57%（空氣為1） 液體比重0.

45、618（水為1）</p><p>　　沸點(diǎn) -33.4℃ 熔點(diǎn) -77.3℃</p><p>　　臨界壓力 112.3氣壓 臨界溫度 132.5℃</p><p>　　密度 0.77 溶解度1300升氨/升水，0℃約50%的溶液 </p><p>　?、?有特殊刺激性臭味的無色氣體，對(duì)人的

46、粘膜，特別是眼睛刺激更厲害，人只能在含0.03%氨的空氣中停留1小時(shí)左右。</p><p>　?、?加壓時(shí)易被液化為物色液體，（不純時(shí)為淡黃色或淡藍(lán)色）。</p><p>　　④氨液體呈中性，是碘、磷、硫及其它許多有機(jī)、無機(jī)化合物的良好溶劑。</p><p>　?、?溶于水時(shí)，放出熱量、水溶液成為氨水，其濃度隨比重的增大而降低。</p><p&g

47、t;　?、?蒸汽壓力與蒸發(fā)潛熱。</p><p><b>　　（2）化學(xué)性質(zhì)</b></p><p>　?、?氨在空氣中不能燃燒，在氧氣中燃燒，它與氧化合，并有黃綠色火焰，主要反應(yīng)為：4NH3+3O2→2N2+6H2O 有觸媒存在時(shí)，氧化過程按下面反應(yīng)式進(jìn)行： 4NH3+5O2→4NO +6H2O</p><p>　?、?在高溫下氣態(tài)氨分解成

48、氫和氮</p><p>　　2NH3→3H2+N2</p><p>　?、?和各種酸化和成鹽：</p><p>　　與硝酸作用 NH3+ HNO3= NH4NO3</p><p>　　與硫酸作用 2NH3 +H2SO4= (NH4)2SO4</p><p>　　與鹽酸作用 NH3+HCL= NH4CL</p

49、><p>　　與碳酸作用 2NH3+CO2+H2O= 2NH4HCO3</p><p>　　(NH4)2CO3+CO2+H2O= 2NH4HCO3</p><p>　　④ 有水存在時(shí)氨對(duì)銅和銅的化合物有侵蝕性。</p><p>　?、?在空氣中含有13～27%氨時(shí)，即產(chǎn)生爆炸。</p><p><b>　?、?

50、檢定方法：</b></p><p>　?。?、氨氣與氯化氫氣體時(shí)生成白煙。</p><p>　?。?、水溶液呈堿性反應(yīng)。</p><p>　　ｃ、燃燒硫磺時(shí)遇氨氣生成白煙。</p><p>　?。洹⑽⒘康陌被蚱浠衔?，用納氏試藥可生成褐色沉淀，加量多則色深，加量少則色淺。</p><p>　　（3）產(chǎn)品用途：氨

51、的用途很廣，它是工業(yè)上的重要原料，可繼續(xù)處理變成其它產(chǎn)品。</p><p>　　① 液氨本身既是良好的肥料，氨與硫酸、硝酸、鹽酸作用生成硫酸銨、硝酸銨、氯化銨，與二氧化碳作用生成碳酸氫銨，在一定溫度、壓力下生成尿素。它們都是良好的肥料。硝酸銨有強(qiáng)烈的爆炸性，可用作礦山爆炸藥或用于國防工業(yè)。</p><p>　?、?用氧化法合成的濃硝酸可用于各種有機(jī)化學(xué)工業(yè)、國防。</p>&

52、lt;p>　?、?有的用于有機(jī)合成，以制造各種氨基化合物，是為各種近代醫(yī)藥及燃料等中間體。 </p><p>　　④ 用于制冷工業(yè)，為良好的冷媒質(zhì)。</p><p><b>　　⑤用于其它方面。</b></p><p><b>　　2、反應(yīng)原理</b></p><p>　　反應(yīng)原理從熱力學(xué)和動(dòng)

53、力學(xué)兩方面考慮。</p><p><b>　　氨合成的熱力學(xué)基礎(chǔ)</b></p><p>　　氨合成反應(yīng)可以用下式表示：</p><p>　　1/2N2＋3/2H2=NH3＋Q </p><p>　　氨合成反應(yīng)是一個(gè)可逆的放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱的數(shù)值隨反應(yīng)的溫</p><p>　　度、壓力而改變，在

54、不同的壓力、溫度下的反應(yīng)熱可用下式計(jì)算：</p><p>　　常壓時(shí)：△HR=-9500－4.96T-5.75×10－4T2＋1.7×10-6T3</p><p>　　常壓時(shí)：△HR=-〔0.54562＋846.609/T＋459.734×106〕P－5.34685－0.2525×10-3＋1.69167×10-6T3－9157.09<

55、;/p><p>　　上式中的△HR系指純氫彈混合氣完全轉(zhuǎn)化為氨時(shí)的熱效應(yīng)，工業(yè)生產(chǎn)中合成氨的氫氮原料氣中含有甲烷、氬等氣體。同時(shí)，合成反應(yīng)不能進(jìn)行到底，反應(yīng)后的氣體中含氨一般在20%一下，其余為反應(yīng)的氫、氮?dú)夂筒荒軈⒓臃磻?yīng)的惰性氣體，這些氣體混合在一起是需要吸收熱量，所以表現(xiàn)出來的反應(yīng)熱要比按上式算出的數(shù)值小，真正的反應(yīng)熱與混合熱之合稱為表現(xiàn)反應(yīng)熱，即△HT=△HR+△HM，混合熱的數(shù)值顯然與反應(yīng)后氣體中的氨含量有關(guān)

56、，氣體中的氨含量越高，混合熱越大。</p><p><b>　　氨合成反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：</b></p><p>　　氨合成反應(yīng)和其它可逆放熱反應(yīng)一樣，溫度對(duì)化學(xué)平衡與反應(yīng)速</p><p>　　度有不同影響，即降低溫度有利于提高平衡氨濃度，從而提高平衡氨濃度與氣相中即時(shí)濃度的差值，使合成反應(yīng)推動(dòng)力增加，但反應(yīng)速度常熟降低，提高溫度時(shí)的情況則正好相反

57、。為了加速反應(yīng)而又不過分提高溫度，就必須使用催化劑，常用鐵催化劑，其中加有其它催化劑：如三氧化二鋁、氧化鉀等，催化劑的化學(xué)和物理性質(zhì)對(duì)氨合成過程有重大影響。</p><p>　　氨合成過程由下列步驟組成：</p><p>　?。帷⒎磻?yīng)氣體混合物中的氫和氮從氣相主流擴(kuò)散到鐵催化劑的外表面。</p><p>　?。?、氫和氮的絕大部分，自外表面向催化劑的毛細(xì)孔內(nèi)部擴(kuò)散，進(jìn)

58、入內(nèi)表面。</p><p>　?。?、氫和氮（分別或同時(shí)）被催化劑表面（內(nèi)表面）活性吸附。</p><p>　?。?、吸附狀態(tài)的氣體在催化劑表面上起化學(xué)反應(yīng)，生成一系列中間化合物，最后形成在催化劑表面吸附狀態(tài)的氨。</p><p>　?。濉睆拇呋瘎┍砻嫔衔?。</p><p>　?。?、解析后氨從催化劑毛細(xì)孔組織內(nèi)部向外表面擴(kuò)散。</p&g

59、t;<p>　?。纭庇纱呋瘎┩獗砻鏀U(kuò)散至氣相主流。</p><p>　　以上七個(gè)步驟，ａ、ｇ為外擴(kuò)散至氣相主流，ｄ、ｆ為內(nèi)擴(kuò)散過程，ｃ、ｄ、ｅ三步驟總稱化學(xué)動(dòng)力學(xué)過程。下面分別進(jìn)行討論：</p><p>　　氨合成的化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理</p><p>　　當(dāng)氨合成時(shí)的氣流速度相當(dāng)大，催化劑顆粒足夠小時(shí)，外部和內(nèi)</p><p>　

60、　部擴(kuò)的影響都不顯著。這時(shí)可以認(rèn)為氨合成過程處于化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制區(qū)，目前一般認(rèn)為在鐵催化劑表面上氨合成反應(yīng)機(jī)理可能如下：</p><p>　?、?、氨合成的動(dòng)力學(xué)方程</p><p>　　根據(jù)氮在鐵催化劑表面上的活性吸附是氨合成過程的控制步驟，</p><p>　　由捷姆金和佩熱夫?qū)С龅奈⒎謩?dòng)力學(xué)方程如下：</p><p>　　W=dNNH3/d

61、s=KiPN2（P3H2/ P2NH3）2-K2（P2NH3/ P3H2）β</p><p>　　此式使用時(shí)有一定范圍，如當(dāng)混合氣體中的氨的分壓為0，或極</p><p>　　小時(shí)，就不能運(yùn)用，因在極限時(shí)反應(yīng)速度將為無限大。</p><p>　　實(shí)際上，在遠(yuǎn)離平衡時(shí)，出于氨濃度極低，氮的活性吸附速度比</p><p>　　起吸附以后的氮轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

62、氨的反應(yīng)速度來說，已經(jīng)不是唯一的速度控制步驟，而變?yōu)榛瘜W(xué)吸附和加氫反應(yīng)兩步聯(lián)合控制。</p><p><b>　　3、催化劑</b></p><p>　　觸媒就是采用一種能加快反應(yīng)速度而本身又不起化學(xué)變化的物</p><p>　　質(zhì)，對(duì)于氨的合成來說，可以做觸媒的物質(zhì)很多，如鐵、鉑、錳等，工業(yè)上采用的觸媒必須能滿足活性高，不易中毒，價(jià)錢低，易創(chuàng)

63、造的特點(diǎn)，還需耐熱性能好，使用壽命長，機(jī)械強(qiáng)度大的特點(diǎn)。因此，國內(nèi)外目前都采用鐵觸媒加入各種促進(jìn)劑的鐵催化劑，即：AL2O3、K2O、CaO、MgO促進(jìn)劑。</p><p>　　本工段所采用的觸媒：A110—2,A109型鐵觸媒。</p><p>　　A ：促進(jìn)劑的作用：</p><p>　　K2O是電子型促進(jìn)劑，它可以提高催化劑的固有活性，由于它的強(qiáng)堿性，使表面逸

64、出功降低，有利于氮的活性吸附，可提高催化劑活性，氧化鋁也屬電子型促進(jìn)劑。同時(shí)CaO能降低固溶體的熔點(diǎn)和粘度，有利于氧化鋁和四氧化三鐵固溶體的形成，還可以提高催化劑的熱穩(wěn)定性和抗毒害能力。</p><p>　　CaO是成礦劑，即觸媒制造過程中，熔融態(tài)的鐵氧化物粘度較大，加入CaO后可生成CaFeO2，降低熔融物的熔點(diǎn)和粘度，有利于K2O 、Al2O3在氧化鐵中均勻分布，增加熱穩(wěn)定性。</p><

65、p><b>　　B、觸媒的性能：</b></p><p>　　氨合成的觸媒是一種黑色有金屬光澤，帶磁性，外觀不規(guī)則和圓柱形的固體顆粒，氨觸媒在合成塔內(nèi)用氫氮混合氣還原，成為活性很高的鐵觸媒，這對(duì)氫氮混合氣合成為氨的反應(yīng)起催化作用，還原過的氨觸媒如若暴露在空氣中則迅速燃燒失去活性。</p><p><b>　　C、觸媒的選擇：</b><

66、/p><p>　?、?觸媒層的阻力，應(yīng)在允許阻力降的范圍。</p><p>　?、?觸媒層上部氣體質(zhì)量不好時(shí)，易中毒。</p><p><b>　　生產(chǎn)后期熱點(diǎn)下降。</b></p><p>　　觸媒層的溫度分布，應(yīng)符合觸媒最佳的活性溫度范圍。</p><p>　　大顆粒觸媒存在內(nèi)擴(kuò)散的影響，其活性較

67、小顆粒觸媒差。</p><p>　　觸媒顆粒大小的選擇，應(yīng)依據(jù)情況而定，一般在阻力降低的</p><p>　　允許范圍內(nèi)盡可能采用較小顆粒的觸媒為主。</p><p><b>　　D、觸媒的還原</b></p><p>　　（1）鐵觸媒還原反應(yīng)原理</p><p>　　主要反應(yīng): 3FeO

68、3＋H2=2Fe3O4＋H2O＋Q</p><p>　　4Fe3O4＋4H2=3Fe＋4H2O－Q</p><p>　　觸媒還原必須使觸媒具有高活性，使全部觸媒得到還原切還原徹</p><p>　　底，盡可能縮短還原時(shí)間。</p><p><b>　?。?）還原操作程序</b></p><p>　

69、　a、升溫階段：觸媒在達(dá)到還原溫度以前的純升過程一般為350</p><p><b>　　℃以下。</b></p><p>　　b、還原初期：觸媒開始還原反應(yīng)出水以后，經(jīng)過摸索，使之進(jìn)</p><p>　　入正常的大量還原反應(yīng)出水階段，一般為350～480℃。</p><p>　　C、還原主期：長時(shí)期大量還原出水階段，一

70、般為480～515℃。</p><p>　　d、還原末期：提升觸媒底部溫度使還原徹底，一般控制熱點(diǎn)≤525℃。</p><p>　　e、加負(fù)荷階段，還原已基本結(jié)束，緩慢使觸媒轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。</p><p>　?。?）、觸媒還原工藝條件</p><p>　　高空速、高氫最后高溫，低水汽濃度。</p><p><b&

71、gt;　　觸媒的快速還原</b></p><p>　　a、以水汽濃度作為主要控制指標(biāo)（﹤191Nm3）。</p><p>　　b、控制低的同平面溫差或同圓柱面溫差。</p><p>　　C、還原初期實(shí)現(xiàn)四低四高。</p><p>　　d、力爭縮短還原主期時(shí)間。</p><p>　　e、還原后期力爭近似地實(shí)現(xiàn)

72、等溫還原。</p><p><b>　　f、采用二次副線。</b></p><p>　　4、工藝條件選擇：氨合成的工藝條件一般包括壓力、溫度、空速和合成塔進(jìn)口氣體成份等。</p><p><b>　?。?）壓力</b></p><p>　　在氨合成過程中，合成壓力是決定其它工藝條件的前提，是決定生產(chǎn)

73、強(qiáng)度和技術(shù)指標(biāo)的主要因素。提高操作壓力有利于提高平衡氨含量和氨合成速度，增加裝置的生產(chǎn)能力，有利于簡化氨分離流程。但是，壓力高時(shí)對(duì)設(shè)備材質(zhì)及加工制造的技術(shù)要求均高，同時(shí)，高壓下反應(yīng)溫度一般較高，催化劑使用壽命縮短。</p><p>　　總之，可認(rèn)為30MPa左右是使用往復(fù)式壓縮機(jī)時(shí)合成氨比較適宜的操作壓力。</p><p><b>　　（2）溫度</b></p&

74、gt;<p>　　在最適宜的溫度下，氨合成反應(yīng)速度最快，氨合成率最高。</p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制兩點(diǎn)溫度，即床層入口溫度和熱點(diǎn)溫度，提高床層入口溫度和熱點(diǎn)溫度，可使反應(yīng)過程較好的接近最適宜溫度曲線。</p><p>　　鑒于氨合成反應(yīng)的最適宜溫度隨氨含量提高而降低，要求隨反應(yīng)的運(yùn)行不斷移出反應(yīng)熱。</p><p><b>　

75、?。?）空間速度</b></p><p>　　空間速度表示單位時(shí)間內(nèi)，單位體積cat處理的氣量，選用空間速度，既涉及到氨凈值和塔的生產(chǎn)強(qiáng)度，也涉及到循環(huán)氣量，系統(tǒng)壓力降及反應(yīng)熱的作用。當(dāng)其它操作條件一定時(shí)，提高空速氨凈值下降，但合成塔的生產(chǎn)強(qiáng)度增加，空速提高，使氣體與cat接觸時(shí)間短，混合氣體中氨含量降低，與cat床層中對(duì)應(yīng)于一定位置的平衡，氨含量的差值增大，即推動(dòng)力增大，反應(yīng)速度加快，因此，氨凈值下

76、降的幅度小，生產(chǎn)強(qiáng)度增大的幅度大。</p><p><b>　?。?）入塔氣體組成</b></p><p><b>　?、?氫氮比</b></p><p>　　由化學(xué)平衡可知，當(dāng)氫氮比等于3時(shí)，氨的平衡含量最大，但</p><p>　　從動(dòng)力學(xué)角度分析，最佳氫氮比隨氨含量的變化而變化，反應(yīng)初期最佳氫

77、氮比為1，當(dāng)反應(yīng)趨于平衡時(shí)，最佳氫氮比接近于3。</p><p><b>　　② 惰性氣體含量</b></p><p>　　惰性氣體的存在對(duì)化學(xué)平衡和反應(yīng)速度都不利，惰性氣體來源</p><p>　　于新鮮氣，當(dāng)操作壓力較低，催化劑活性較好時(shí)，循環(huán)氣中惰性氣體含量宜保持在16%—20%，以降低原料氣消耗量。反之，以控制在12%—16%之間。&l

78、t;/p><p><b>　　③ 入塔氨含量</b></p><p>　　當(dāng)其它條件一定時(shí)，入塔氨含量越高，氨凈值越小，生產(chǎn)能力越低，反之，降低入塔氨含量，催化劑床層反應(yīng)推動(dòng)力增大，反應(yīng)速度加快，氨凈值增加，生產(chǎn)能力提高。</p><p><b>　　5、三廢治理</b></p><p><b&g

79、t;　?。?）施放氣處理</b></p><p>　　高壓下溶解于液氨中的氫氮?dú)夂图淄?、氬等惰性氣體，減壓后的液氨倉庫的貯槽內(nèi)釋放出來，成為釋放氣。釋放氣大約有H2=32%，N2=12%,CH4+Ar=11%,NH3=45%,這部分氣體在槽內(nèi)越積越多，會(huì)影響容器壓力升高，所以需要不斷釋放出來，如將其廢掉甚為可惜，可將它通過氨吸收裝置回收氨后，再送往高壓壓縮機(jī)，一般入口以回收氫氣。若氣體中，惰性氣體兼高

80、，則可送出作為燃料，以降低成本。</p><p>　　（2）廢油雜質(zhì)苯處理</p><p>　　系統(tǒng)排出的廢油雜質(zhì)等匯集處理，防止排放后污染水源，更換催化劑時(shí)，有大量粉類，采用密封條件下更換，防止粉類污染大氣，嚴(yán)防泄漏，出系統(tǒng)的循環(huán)水送水汽車間處理后循環(huán)使用。</p><p>　　十、所選擇生產(chǎn)流程描述（見下頁1—1圖）</p><p>&l

81、t;b>　　新鮮氣流程：</b></p><p>　　由銅洗工段送來的氫氮混合氣（或銅洗氣）在310表壓30℃左右，由二條主管送入合成新鮮氣環(huán)形總管內(nèi)，再分配到各合成系統(tǒng)，與冷凝塔一次出循環(huán)氣相混合進(jìn)入蒸發(fā)器。</p><p><b>　　冷凝水</b></p><p><b>　　（1—1圖）</b>&

82、lt;/p><p><b>　　循環(huán)氣流程：</b></p><p>　　自循環(huán)機(jī)送來的氣體經(jīng)濾油器除去油污后進(jìn)入循環(huán)氣壓出口總管，經(jīng)過各合成系統(tǒng)進(jìn)口二而控制活門進(jìn)入冷凝塔內(nèi)熱交換器外與管內(nèi)蒸發(fā)器來的冷氣體進(jìn)行換熱，自身溫度由40—45℃被降到20—30℃，與銅洗工段來的氫氮混合氣相混合，進(jìn)入氨蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)一步被管外液氨蒸發(fā)所冷卻，溫度降至5—20℃，上升到35—40℃而進(jìn)

83、入合成塔。</p><p>　　大部分氣體經(jīng)主線控制進(jìn)入塔頂部，然后沿塔內(nèi)外筒環(huán)隙向下流動(dòng)，借此冷卻了塔的外壁，氣體再進(jìn)入合成塔下部的熱交換器的管外空間，進(jìn)一步與管內(nèi)的觸媒層反應(yīng)后的熱氣體進(jìn)行換熱。從副線活門控制而來的循環(huán)氣是用來調(diào)節(jié)觸媒層溫度的。這部分氣體從塔底部直接進(jìn)入合成塔氣盒下部，在這里氣體被分配到38根冷管的內(nèi)層管內(nèi)，由于三套管內(nèi)件其冷管內(nèi)層襯一根極薄的內(nèi)襯管，內(nèi)襯管與內(nèi)冷管用滿焊焊死，使兩管間形成一層

84、很薄的流動(dòng)的“死氣層”，由于“死氣層”起著隔熱作用，使冷氣自下而上流經(jīng)內(nèi)襯管時(shí)升溫很小，一般為3—5℃，氣體升到內(nèi)冷管頂端后而向下，通過外管于觸媒層內(nèi)的氣體進(jìn)行并流換熱冷卻了觸媒層，而氣相自身被加熱到觸媒的活性溫度380—400℃，然后氣體經(jīng)分氣盒的上室進(jìn)入中心管，再進(jìn)入觸媒層，在300表壓及450—520℃溫度下，借助鐵觸媒進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，而生成氨，氣體首先通過絕熱層，反應(yīng)熱不移出，用以速度提高上層觸媒的溫度，使反應(yīng)加快，然后進(jìn)入冷管區(qū)

85、，以防止觸媒過熱，由冷管內(nèi)氣體不斷連續(xù)地移出反應(yīng)熱，反應(yīng)后的氣體溫度約為480—500℃出觸媒筐，進(jìn)入熱交換器內(nèi)與管外氣體進(jìn)行熱交換，將熱量傳給剛進(jìn)塔的氣體，而自身的溫度被降到</p><p>　　由冷凝塔及分離器出來的液氨，經(jīng)減壓后進(jìn)入收集槽，收集槽壓力保持在12—16表壓，液位保持在2/3，液體經(jīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)及渦輪流量計(jì)計(jì)量后，入兩根主管，送往671液氨倉庫，溶于液氨中的氣體在收集槽內(nèi)由于減壓而放出，送往液氨倉庫

86、轉(zhuǎn)送8012號(hào)，在氨分離器后設(shè)有吹出管線，以吹出氨合成過程中在循環(huán)氣中積累的惰性氣體（CH4+Ar），氨合成系統(tǒng)根據(jù)情況，可以采用單循環(huán)氣及雙循環(huán)操作，所謂雙循環(huán)即：若干塔作為Ⅰ循環(huán)，其吹出氣為Ⅱ循環(huán)塔的補(bǔ)充氣，Ⅱ循環(huán)塔的吹出氣由總管引到氨回收裝置，再次冷凝（冷卻-20℃）分離回收，其中氨量，經(jīng)氨回收后的氣體送入吹出氣總管，供各用戶使用。</p><p>　　氨循環(huán)機(jī)的填函氣分別送入填函氣收集槽分離油水后排入大氣

87、后轉(zhuǎn)送硫銨。</p><p><b>　　液氨、氣氨流程：</b></p><p>　　由671號(hào)二條主管送入670Ⅰ號(hào)，轉(zhuǎn)進(jìn)入各氨系統(tǒng)的蒸發(fā)器內(nèi)及各循環(huán)機(jī)前后填料函盒內(nèi)，經(jīng)減壓、蒸發(fā)使管內(nèi)循環(huán)氣溫度降低，蒸發(fā)后的氣氨分3.6表壓及2.0表壓二根主管而送入所需用戶，3.6表壓氨氣送入，硝銨Ⅰ號(hào)生產(chǎn)硝銨，2.0表壓氨氣經(jīng)氣柜送入硝酸車間生產(chǎn)硝酸用3.6表壓氨氣管上也配有

88、送3047，脫硫用氨氣管邊。</p><p>　　當(dāng)669冷凍站投產(chǎn)后，冷凍站送來的-20℃液氨送入671到670液氨總管中，液氨送入670后，轉(zhuǎn)送入各氨系統(tǒng)蒸發(fā)器內(nèi)及各循環(huán)機(jī)前后盤根盒中減壓蒸發(fā)吸收熱量，經(jīng)蒸發(fā)后的氣體送入3.6、2.0表壓總管內(nèi)由兩頭送入669冷凍站二根主管而降為1.0表壓操作。</p><p>　　十一、2段生產(chǎn)分析及控制項(xiàng)目</p><p>

89、　　2段生產(chǎn)分析及控制項(xiàng)目表見下：</p><p><b>　　十二、崗位人員定額</b></p><p>　　崗位人員定額表如下：</p><p>　　十三、原料及產(chǎn)品的物化特性</p><p><b>　　原料特性</b></p><p>　　300atm 25℃

90、 H2/N=3</p><p>　　液氨的物性常數(shù)表見下：</p><p>　　十四、動(dòng)力參數(shù)及廠址選擇</p><p><b>　　動(dòng)力參數(shù)</b></p><p>　?。?）供電：由劉家峽電廠和永昌電廠提供，經(jīng)變壓后分為工</p><p>　　業(yè)用電和照明用電，分別為380V和36V，耗電

91、量1.7千瓦/TNH3。</p><p>　?。?）冷卻水：由水汽車間提供的循環(huán)水和銅洗工段送來的冷凝液，水質(zhì)PH=8～8.7，總硬度9～11mg/l,總堿度1～4mg/l,Cl-8.0～9.0mg/l,耗用量24T/h 。</p><p>　?。?）工業(yè)水：由金川峽水庫提供，耗電量2833 T/h。</p><p><b>　　2、廠址選擇：</b

92、></p><p>　　選擇廠址應(yīng)從地理位置、運(yùn)輸、水源、供電、三廢處理、環(huán)境保護(hù)和職工福利五個(gè)方面考慮。</p><p>　　應(yīng)選在城市規(guī)劃工業(yè)區(qū)。</p><p>　　商城鎮(zhèn)遠(yuǎn)，以解決職工生活福利。</p><p>　　廠址周圍有公路、鐵路。</p><p>　　應(yīng)選擇在河流的下游。</p>&

93、lt;p>　　廠址盡可能在平坦地帶，但應(yīng)防洪。</p><p><b>　　三廢處理：</b></p><p>　　廢水經(jīng)處理達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)即可直接排入黃灘；</p><p>　　廢氣經(jīng)處理達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)即可排入大氣；</p><p>　　廢渣經(jīng)過處理達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)即可直接排除掉。</p><p>

94、;　　環(huán)境保護(hù)：改革工藝、提高管理水平，對(duì)“三廢”進(jìn)行綜合利</p><p>　　用及處理，達(dá)到國標(biāo)后排除，且全面規(guī)劃，合理布局，化害為利，保護(hù)環(huán)境造福人民。</p><p>　　職工福利：為豐富職工業(yè)余文化生活，福利區(qū)應(yīng)設(shè)有電影院、商店、學(xué)校、飯店、公園、托兒所等。</p><p>　　十五：勞動(dòng)保護(hù)制度及物品發(fā)放制度</p><p>&l

95、t;b>　　1、勞動(dòng)保護(hù)制度</b></p><p>　?。?）盡可能使生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化。</p><p>　?。?）消除由于設(shè)備不嚴(yán)密而產(chǎn)生的漏氣現(xiàn)象。</p><p>　?。?）遵守操作規(guī)程。</p><p>　?。?）灼傷的設(shè)備表面要妥善地加以保護(hù)。</p><p>　?。?）保證操作人員有一

96、切必要的防護(hù)用具。</p><p>　?。?）保證生產(chǎn)廠房有必要的通風(fēng)。</p><p>　　2、勞動(dòng)保護(hù)用品的發(fā)放制度</p><p>　?。?）勞動(dòng)保護(hù)用品發(fā)放原則和標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)實(shí)際需要與可能供給。</p><p>　?。?）勞動(dòng)保護(hù)用品的更換，因按規(guī)定進(jìn)行。</p><p>　　（3）勞動(dòng)保護(hù)用品不能隨便損壞，如損

97、壞要賠償，調(diào)動(dòng)工作時(shí)，要交給原單位，不能帶走。</p><p>　?。?）勞動(dòng)保護(hù)用品嚴(yán)禁非生產(chǎn)時(shí)間使用及帶回家。</p><p>　?。?）因工作需要增加防護(hù)用品，必須經(jīng)安全科審查后方可領(lǐng)取。</p><p>　?。?）供應(yīng)科必須經(jīng)安全科審查方可領(lǐng)取。</p><p>　?。?）車間領(lǐng)導(dǎo)要經(jīng)常監(jiān)督保護(hù)用品的維護(hù)和使用情況。</p>

98、;<p>　?。?）對(duì)于公用的防護(hù)用品，必須由專人負(fù)責(zé)交接班保管使用。</p><p><b>　　第二章 物料計(jì)算</b></p><p><b>　　一：物料計(jì)算</b></p><p>　　1、繪出物料流程簡圖</p><p><b>　　V4V放</b>

99、</p><p><b>　　新鮮氣</b></p><p><b>　　v3</b></p><p>　　二、合成塔進(jìn)出口氣體的計(jì)算</p><p>　　單塔生產(chǎn)能力73.6噸/天v1</p><p>　　氣體量：V1=20000×2.438×24

100、/73.6=15900Nm3/TNH</p><p>　　合成氨量：V2=1000/17×22.4=1317.65Nm3/TNH</p><p>　　出合成塔氣量：V3=V1-V2=14582.35Nm3/TNH</p><p>　　合成塔氣體氨含量：YNH3=（3.8%×V1+V2）/V3×100%</p><p&

101、gt;　　=（3.8%×15900+1317.65）/14582.35×100%</p><p><b>　　=13.18%</b></p><p>　　三：水冷器進(jìn)出口氣體量的計(jì)算</p><p>　　1、水冷器出口氣量V4</p><p>　　根據(jù)公式lgNH3%=4.1856+-1099.5/T

102、</p><p>　　由《無機(jī)物工藝學(xué)》上冊(cè)得</p><p>　　當(dāng)T=33+273=306K P=285atm時(shí)，</p><p>　　lgNH3%=4.1865+-1099.5/306=8.86%</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)平衡得 V3×氨含量=V5+V4×氨含量</p><p><

103、;b>　　V3=V4+V5</b></p><p>　　14582.35×13.18%=V5+V4×8.86% </p><p>　　14582.35=V4+V5</p><p>　　解得V4=13891.15Hm3</p><p>　　V5=691.20Hm3</p><p>　

104、　四、冷凝塔進(jìn)出口氣體量計(jì)算</p><p>　　1、放空氣量成分計(jì)算</p><p>　　根據(jù)N2+3H22NH3</p><p><b>　　理論上耗氫氮?dú)饬浚?lt;/b></p><p>　?。?×1000/17）/2×22.4=2635.29Hm3</p><p>　　實(shí)際

105、消耗新鮮氣定額：2800Nm/TNH</p><p>　　V理放 =V實(shí)-V理=2800-2635.29=164.71Hm3</p><p>　　V實(shí)放=V理放/（1+lgNH3）=164.71/（1+8.86%）=151.30Hm3</p><p>　　放空氣中損失氨含量 151.30×8386%=13.41Hm3</p><p>

106、;　　放空氣中惰氣含量y放=2800×0.5%/V實(shí)=2800×0.5%/151.30=9.25%</p><p>　　2、冷凝塔入口熱氣體V6及其成分</p><p>　　V6=V4-V實(shí)放+2800=13891.15×151.30+2800=16539.85Hm3</p><p>　　入口氣含氨量 V4×8.86%-13.

107、41=1217.35 Hm3</p><p>　　NH3%=1217.35/16539.85×100%=7.36%</p><p>　　3、冷凝塔出口熱氣量V7及冷凝液氨含量V8</p><p>　　當(dāng)P=310atm T=273+23=296K時(shí)</p><p>　　出口熱氣氨含量為lgNH3%=4.1856+-1099.5/T=

108、6.47%</p><p>　　由進(jìn)出口物料測(cè)算得 V6×7.36%=V8+V7×6.47%</p><p><b>　　V6=V7+V8</b></p><p>　　解得 V7=16382.46Hm3</p><p>　　V8=157.39Hm3</p><p>　　4、

109、冷凝塔出口熱氣氨含量為</p><p>　　V6×0.0736-V8=16539.85×0.0136－157.39=1059.94Hm3</p><p>　　NH3%=1059.94/16382.46×100%=6.47%</p><p>　　四、氨冷器進(jìn)出口氣體計(jì)算</p><p>　　氨冷器進(jìn)出口氣體計(jì)算&l

110、t;/p><p>　　氨冷器的出口物料同合成塔進(jìn)出口物料氨含量相同yNH3=3.8%</p><p>　　V7×6.47%=V10+V9×3.8%</p><p><b>　　V7=V9+V10</b></p><p>　　解得 V9=15927.77Hm3</p><p>　　

111、V10=454.69Hm3</p><p><b>　　六、物料組成計(jì)算</b></p><p>　　各設(shè)備進(jìn)出口氣體成分總表</p><p>　　計(jì)算 V2=V5+V放NH3+V8+V10</p><p>　　=191.2＋13.41＋157.39＋454.69</p><p>　　=1316

112、.69Hm3</p><p>　　相對(duì)誤差=（1317.65-1316.69）/1317.65×100%=0.073%</p><p>　　進(jìn)合成塔氣量：15900Hm3</p><p>　　而計(jì)算的氨冷器量為：15927.77</p><p>　　相對(duì)誤差=（15927.77-15900）/15900×100%=0.17

113、%</p><p><b>　　第三章 熱量衡算</b></p><p><b>　　一、計(jì)算依據(jù)</b></p><p>　　1、本計(jì)算以物料衡算為基準(zhǔn)。</p><p>　　2、各設(shè)備操作條件與前相同。</p><p>　　3、熱焓以氣態(tài)物料0℃為基準(zhǔn)。</p&g

114、t;<p>　　4、CP值均用分壓迭加法進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　A : CPN2=7.371-0.145×10-2T+0.144×10-5T2+0.00661P-0.7557P×10-5</p><p>　　B : CPH2=6.982+0.75×10-4T+0.15×10-3P</p><p>

115、;　　C : T＞500K時(shí)</p><p>　　CP NH3=56.853-0.2646T+0.356×10-3T2+0.988P+0.117×10-2P2-0.2168×10-2TP</p><p>　　D : CP NH4=4.750+1.200×10-2T+0.3030×10-5T2-0.2630×10-9T3+0.26&

116、#215;10-2P</p><p>　　E: CPAr=4.975-0.205×10-4T-0.305×10-5TP+0.946×10-8T2+0.0046P</p><p><b>　　二、冷凝塔熱量計(jì)算</b></p><p>　　設(shè)：Q6：熱氣進(jìn)口帶入熱 Q9：冷氣進(jìn)口帶入熱 Q10：液氨帶入熱Q7

117、：熱氣體出口帶出熱 Q1：冷氣體出口帶出熱 Q11：液氨帶出熱</p><p><b>　　Q8：氨冷凝放出熱</b></p><p>　　1、管內(nèi)熱氣體帶入熱</p><p>　　T=42℃ P=315atm</p><p>　　1、管內(nèi)氣體帶入熱Q6=V6/22.4×CP×T=16539

118、.85/22.4×7.7917×42</p><p>　　=241644Kcal</p><p>　　2、管內(nèi)氨冷凝放出熱量Q8，查得汽化熱280.71Kcal/kg</p><p>　　∴Q8=157.31/22.4×11×280.71=33530Kcal</p><p>　　3、管外冷氣體帶入熱Q9

119、</p><p>　　Q9=15900/22.4×7.4001×5=26264Kcal</p><p>　　4、管外液氨帶入熱和帶出熱相互抵消，不影響計(jì)算。</p><p>　　液氨在5℃時(shí)的焓為H=（1105.54-100）Kcal/kg</p><p>　　Q8=5.54×17×（457.39+45

120、4.69）/22.4=2573Kcal</p><p>　　5、管內(nèi)熱氣體帶出熱Q7</p><p>　　T=23℃ P=310atm</p><p>　　Q7=16382.46/22.4×7.7397×23=130192Kcal</p><p>　　6、管內(nèi)液氨帶出熱Q11 23℃時(shí)熱焓為125.82Kcal/kg&

121、lt;/p><p>　　Q11=157.39/22.4×17×（125.82-100）=3084Kcal</p><p>　　7、管外液氨帶出熱Q8-10=2573Kcal</p><p>　　8、管外冷凝氣體帶出熱Q1</p><p>　　總帶入熱∑Q入=Q6+Q9+Q8+Q8、10=241644＋26264＋2573＋33