，热气体降温后进入第三绝热床进行合成反应，气体氨含量增加到，再经塔内下换热器将热量移走，后进入沸热锅炉，副产蒸气。换热产生蒸汽后进入循环器加热器次出塔气体至，本身温度降至左右进水冷器被冷却产生部分液氨，温度降至，混合气液进氨分离器，分离液氨，分离的液氨去液氨罐贮存，出氨分离器的气体则部分放空，放空气去氢回收装置，放空后的循环气经冷交换器降温至与新鲜气混合，继续下循环。液氨产品易蒸发，有强烈刺激性气味，对人的消化系统和呼吸系统都造成伤害，与空气混合后遇火会爆炸，应密闭贮存，管道输送，尽可能避免泄漏。第五章主要设备的选择与计算主要设备的选择计算见计算部分的设备选型设备览表见后设备的选定说明合成塔内件合成塔的选择主要是触媒筐和塔内换热器，本着节约自身的水电和冷冻量消耗同时提高氨合成反应热的回收品位和利用率本设计触媒筐选用三段绝热冷激间冷式内件。三段绝热冷激间冷式内件有如下特点高效节能冷激间冷式内件是托普索节能型氨合成塔内件基础上开发的种高效节能型内件，氨净值高生产能力大床层间复合换热节约管材便于催化剂还原。装填型合成塔催化剂，此种催化剂具有良好的抗毒性能，低温高活性，较好的热稳定性特点。材化学院工程名称设备览表编制赵伍编号校核第页共页设计项目审核序号位号设备名称及规格图号或标准号单位数量材料技术特性表编号备注合成塔台氨冷凝器Ⅰ台氨冷凝器Ⅱ台循环加热器台沸热锅炉台冷交换器台水冷器台循环压缩机台氨分离器台氨罐修改标记姓名蔡爱民日期第六章原材料及动力消耗原材料消耗序号名称消耗定额每吨氨消耗量单位备注每小时每年新鲜补充气二动力消耗序号名称消耗定额每吨氨消耗量单位备注每小时每年液氨冷却水锅炉给水电注消耗定额以每吨合格液氨产品计第七章生产分析及三废排量生产控制分析方法序号取样点分析项目分析方法控制指标分析次数合成塔二次出口氨气每两小时次氢气氮气二三废排量序号名称冷却水放空气废污温度度压力，排除点水冷量氨分后氨分离器，冷交换器排放量有害物含量固体含量排放标准处理意见送凉水塔回收利用送水处理第八章存在问题和意见催化剂的装卸问题由于第二段反应床与第三段反应床采用中间换热器，床层催化剂不能从顶部装卸，为解决此问题，建议在换热器下面的筒体上开至二个装卸孔。通过这次设计达到了锻炼的目的，学会了用计算机网络和图书馆查阅收集整理资料，并运用工具书解决实际问题，能够在老师的指导下处理些设计中遇到的困难，同时进步加强了对计算机编辑和绘图功能的学习和运用。当然设计中还存在些问题需要进步加强学习。这次设计的顺利完成还得益于翁贤芬老师和其他老师同学的大力支持，在此并感谢。第九章主要参考书目物理化学上下天津大学物理化学教研室编，高等教育出版社出版，年月第三版化工工艺设计手册上下国家医药管理局编，化学工业出版社，年月第版小合成氨厂工艺技术与设计手册上下，梅安华主编，化学工业出版社化工工艺设计技术概论，扬国荣编小氮肥，年各期化工设计通讯，年各期化工计算，葛家华编化工原理上下，天津大学化工原理教研室主编合成氨，陈五平主编化工热力学，张联科编氮肥工艺设计手册理化数据，石油化学工业部化工设计院编，石油化学工业出版社出版第十章工艺设计计算书设计要求年工作日天系统工作压力精练气组成,合成塔进气出气，水冷器出口温度设计裕度二工艺流程图第二部分物料计算和热量计算物料计算合成塔入口气组分入塔氨含量入塔甲烷含量入塔氢含量入塔氩含量入塔氮含量入塔气组分含量小计合成塔出口气组分以入塔气作为基准求出塔气组分，由下式计算塔内生成氨含量出塔气量入塔气量生成氨含量合成塔沸热锅炉热交换器水冷器氨分离器冷交换器循环机氨冷器Ⅰ氨冷器Ⅱ液氨贮槽出塔氨含量出塔甲烷含量出塔氨含量出塔氢含量出塔氮含量出塔气体组分含量小计合成率合成率查氮肥理普遍化气体对比导热系数气体粘度查氮肥理图各组分气体在压力下的粘度高压下含氨混合气体的粘度其中雷诺准数设取管内流速密度平普兰特准数管内给热系数管外给热系数外式中各物性数据取之平均温度平压缩系数由前计算知,对比压力,对比温度查氮肥理图普遍化压缩系数图得混合气体平均分子量由前计算知平气体比热容查气体比热容导热系数查氮肥理表常压下各组分导热系数,由由前热交知由前计算查氮肥理普遍化气体对比导热系数气体粘度查氮肥理图各组分气体在压力下的粘度高压下含氨混合气体的粘度其中由,查氮理普遍化气体对比粘度图查得换热器尺寸设计设换热器面积，换热管则换热管数根管间距外取正六边形排列层数实取层六边形对角线排管根取板间距，取外则设备直径实取换热器直径核管内流速其中其中与假定相符管内实际给热系数管外当量直径外外流道截面积挡板为圆缺形外外取档板直径,弓形高度流道截面积计算雷诺准数气体重量流速平计算普兰特准数管外给热系数外总传热系数取钢传热面积核算与假定相符实取换热面积管长氨冷器Ⅰ设备工艺计算计算条件选立式氨冷器，热气走管程，液蒸发走壳程高压换热管外内平热负荷产量热气体压力热气入口温度入热气出口温度出液氨入口温度入液氨蒸发温度出液氨量管内给热系数的计算式中各物性数据取之平均温度平压缩系数和体积流量对比温度对比压力查氮肥理图普遍化压缩系数图得气体体积流量为混合气体平均分子量平气体热容查气体常压比热容混合气体常压比热容由,查比热容压力校正图气体导热系数查氮肥理表常压下各组分导热系数,由,查氮肥理普遍化气体对比导热系数气体粘度查氮肥理图各组分气体在压力下的粘度高压下含氨混合气体的粘度雷诺准数设取管内流速密度平普兰特准数管内给热系数管外给热系数外式中氨冷器的换热面积，用试差法计算设外传热总系数设管内污垢系数钢传热温差传热面积与假定面积相符合取管数根管长型管Л氨冷器Ⅱ设备工艺计算计算条件选立式氨冷器，热气走管程，液蒸发走壳程高压换热管外内平热负荷产量热气体压力热气入口温度入热气出口温度出液氨入口温度入液氨蒸发温度出管内给热系数的计算式中各物性数据取之平均温度平压缩系数和体积流量对比温度对比压力查氮肥理图普遍化压缩系数图得混合气体平均分子量平气体热容查气体常压比热容混合气体常压比热容由,查比热容压力校正图气体导热系数查氮肥理表常压下各组分导热系数,由,查氮肥理普遍化气体对比导热系数气体粘度查氮肥理图各组分气体在压力下的粘度高压下含氨混合气体的粘度雷诺准数设取管内流速密度平普兰特准数管内给热系数管外给热系数外式中氨冷器的换热面积，用试差法计算设外传热总系数设管内污垢系数钢传热温差传热面积与假定面积相符合学院课程设计说明书题目年产万吨液氨合成工段工艺设计系别材料与化学工程系专业班级无机化工九八级班学生姓名指导教师年月日目录第部分说明书第章概述第二章原材料及产品主要技术规格第三章危险性物料主要物性表第四章生产原理及流程简述第五章主要设备的选择与计算第六章原材料及动力消耗第七章生产分析及三废排量第八章存在问题及建议第九章主要参考书目第十章工艺设计计算书第二部分物料衡算和热量衡算第三部分设备的选型与计算第四部分带主要控制点的工艺流程图第部分说明书第章概述工段的概况及特点设计依据本设计按照材化系下达设计任务书进行编制，参照鸿鹄化工总厂的现场生产，以及中国五环化学工程总公司原化工部第四设计院，和石油化工部化工设计院的有关资料设计而成。设计规模及特点本工段生产液氨，生产能力为万吨液氨年，与传统流程相比较，具有节能低耗的特点，通过设计两个串联的氨冷器，在低压下，既减少了动力消耗，又保证了合成塔入口氨含量的要求现具体起来如下循环机位置本工段设置在氨分离系统后，合成塔之前，从而充分利用循环机压缩功，提高进合成塔温度，减少冷量消耗，降低氨冷器负荷，同时提高进塔压力，提高合成率，而进循环机的氨冷量较低，避免了塔后循环机流程容易带液氨而导致循环机泄漏。反应热回收的方式及利用这涉及到废热锅炉的热量利用几合成塔塔外换热器如何科学设置的问题，废热锅炉的配置实际上是如何提高反应热的回收率和获得高品位热的问题，本设计选择塔后换热器及后置锅炉的工艺路线，设置塔后换热器使废热锅炉出口气体与合成塔二进气体换热，充分提高合成塔二进温度，相应提高了合成塔二出温度，进废热锅炉的气体温度为度，副产兆帕的中压蒸汽，充分提高回收热量品位。采用二进二出合成流程全部冷气经合成塔环隙后进入热交换器，可使合成塔体个点温度分布均匀，出口气体保持较低温度，确保合成塔长期安全稳定运行，与循环机来的冷气直接进入热交换器相比，使热交换器出口温度增大。进入水冷的气体温度降低意味着合成余热回收率高和水冷负荷低。水冷器氨冷器的设置水冷后分离液氨再进行冷交，氨冷有利于降低后续氨冷的负荷，边冷却边分离液氨，即提高了液氨的分离效果，又避免了气液两相流的存在，通过设置两氨冷器的冷凝充分解决了低压下，水冷后很少有氨冷凝下来的矛盾，达到了进步冷却，保证合成塔入口氨冷量的要求。补充气及放空点位置设置补充气设置在冷交的二次入口，以便减少系统阻力，并通过氨冷进步洗脱微量二氧化碳和氧化碳及氨基甲酸等杂质，有利于保护触媒防止管道和设备堵塞。放空点设置在冷交换器和氨分离器之间，氨分后有效气体浓度较低，惰性气体含量较高，有利于降低新鲜气单耗。新型设备的使用离心式循环压缩机离心式循环压缩机用于合成工段，能避免油污渗入循环气，提高合成气质量，从而可不设油分离器降低能耗，对于本工段选用冷激式内件，要求合成气质量较高，无油压缩机更为合适，离心式循环压缩机还具有运行时间长的特点，经江苏宜兴化肥厂资料表明，无油压缩机与注油压缩机相比较平均使用寿命可延长十倍。冷交换器分离器为外向型旋流板，上部换热器为列管换热器和下部氨分离器，将热气体在进入氨冷器前用冷气体进行冷却换热，以回收冷气体的冷冻量，使入氨冷器的热气体预冷却，从而节省冷冻量，同时分离经氨冷后含氨混和气中的液氨，安徽淮南化工公司发表与小氮肥杂志上的有关资料表明，该设备节能降耗显著。三废治理及环境保护放空气弛放气送氢回收系统，先用洗涤塔回收几乎全部氨，制成浓氨水，再回收大部分氨送入高压机压缩后制氨既可以避免氨气进入大气，与放空气作燃料相比又更合理经济。废物集中处理达到国家排放标准后排放。生产制度每年操作日天，三班连续操作。第二章原材料及产品主要技术规格原材料技术规格序号名称规格备注成