年產(chǎn)10萬(wàn)噸合成氨工程項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Mpa Mpa（9）氨分離器 Mpa 30 .30Mpa（10） 新鮮氣壓力 Mpa（11） 分氨壓力 氨分離器分氨 30 .30Mpa 冷凝塔分氨 Mpa 氨合成塔出口氨含量估計(jì)氨合成壓力 Mpa氨合成溫度 500oC計(jì)算得：Kp=102取=%,=3%，則 = ==考慮到反應(yīng)未達(dá)到平衡，取平衡達(dá)到程度為75%。則氨合成塔出口氨含量為： 取為15%。 氨合成塔 氨合成塔進(jìn)塔氣組成見(jiàn)表4。表4氨合成塔進(jìn)塔氣組成 組分 NH3 H2 N2 I 合計(jì) 含量/﹪ 出塔氣氣量：=(1+)/(1+)=100/=生成氨量：= ==出塔氣惰性氣含量：=/ =100/=﹪氨合成塔進(jìn)出氣氫平衡：+=+則出塔氣氫含量：=(+)/ =(+)100/=﹪出塔氣氮含量：=1 ==﹪氨合成塔出塔氣組成見(jiàn)表5。表5 氨合成塔出塔氣組成 組分 NH3 H2 N2 I 合計(jì) 含量/﹪ 水冷器水冷器采用循環(huán)水冷卻。當(dāng)?shù)?月平均溫度為24℃，考慮涼水塔冷卻溫度差為10℃，則循環(huán)水的溫度為34℃；取水冷器傳熱溫度差為10℃，則水冷器后循環(huán)氣可達(dá)到的溫度為44℃，此即水冷器分氨溫度。平衡氨含量按下式計(jì)算：=+==﹪取過(guò)飽和度為10﹪，則分氨后循環(huán)氣氨含量為：==﹪各組分在液氨內(nèi)的溶解度系數(shù)(m3m3MPa1)：=+44==+44==+44==+44=考慮它們未達(dá)到平衡，取甲烷的平衡到達(dá)率為85﹪，其余為75﹪。假設(shè)不考慮其他氣體的溶解，則分氨前后其他氣體的平衡為：(1)=(1)=(1)/(1) =()=水冷器后氨分離器分離液氨量為：== ==其他氣體組成為：=/ =﹪=/ =﹪=1 ==﹪則估計(jì)位置5處循環(huán)氣的組成見(jiàn)表6。表6 氨分離器出口氣體初步計(jì)算組成 組分 NH3 H2 N2 I 合計(jì) 含量/﹪ 44℃㎏/，若分離液氨量為kmol，則各組分在液氨內(nèi)的溶解量分別為：=17=17=17=17溶解氣量為：=kmol式中，=。考慮氣體溶解后，對(duì)水冷器和氨分離器的物料平衡為：=+ =+(1+A)=+聯(lián)立上述二式，得到：=[1(1+A)]/[1(1+)] =[1(1+)][1(1+)]==()/（1+A） =()/(1+)=對(duì)氫平衡，得到：=+=()/ =()/=同理，對(duì)氮平衡得到：=()/ =()/=于是有：=1 ==以上述氣體組成重復(fù)計(jì)算一次，得=，=，=﹪，=﹪，= ﹪，最終確定溶解氣量==。位置5的最終氣體組成見(jiàn)表7。表7 氨分離器出口氣最終計(jì)算組成 組分 NH3 H2 N2 I 合計(jì) 含量/﹪ 冷凝塔冷凝塔分氨壓力：冷凝塔分氨溫度取決于氨合成塔進(jìn)塔氣氨含量的要求，以氨冷器氨氣化的壓力調(diào)節(jié)。若氨合成塔進(jìn)氣氨含量為3%，則考慮10%的過(guò)飽和度，平衡氨含量為：3%/=%=+(273+t)則冷凝分氨溫度為：t=(+)273= ℃各組分在液氨內(nèi)的溶解度系數(shù)(m3m3MPa1)：H1=+（）=H2=+（）=H3=+（）=H4=+（）=考慮到它們未達(dá)到平衡，取甲烷的平衡到達(dá)率為85%，其余為75%。位置2處的氣體即為氨合成塔的進(jìn)塔氣，其組成見(jiàn)表8表8 組分 NH3 H2 N2 I 合計(jì) 含量/﹪ ℃，若分離液氨量為，則各組分在液氨內(nèi)的溶解量分別為：===溶解氣量為：式中，B= 氨合成工序物料衡算氨合成工序氨平衡 ①新鮮氣平衡：VO=2(V80+V90)+AV80+BV90+(1+y40）V6 ②放空位置物料平衡：V4=V6+V5 ③ 新鮮氣補(bǔ)入位置物料平衡：V0+V5=V1 ④ 冷凝塔二次進(jìn)出物料平衡：V1=V2+V9=V2+(1+B)V90 ⑤上述聯(lián)立方程可用試差法解。假設(shè)V90=由式⑤確定V1，得到V1=由式①確定V6，得到V6=由式②確定V0，得到V0=由式④確定V5，得到V5=V7=V5由式③進(jìn)行校核：V4=V6+V5誤差：% % 滿足要求對(duì)氨合成工序進(jìn)行惰性氣平衡校核：誤差：%%% 滿足要求對(duì)氨合成工序進(jìn)行氫平衡，得到：確定 則：%對(duì)氨合成工序進(jìn)行氮平衡，得到：V確定%根據(jù)=%于是有：%對(duì)氨合成工序進(jìn)行甲烷平衡，得到：確定%從而得到：%根據(jù)這一組成，重新計(jì)算A和Ai。=17=17=17=17根據(jù)，重新調(diào)整分配y21，重新計(jì)算B和Bi。C====根據(jù)新的A、B、Ai、Bi值，重復(fù)上述計(jì)算，得到各位置的循環(huán)氣和新鮮氣的氣量和組成。所以循環(huán)氣和新鮮氣的氣量和組成如下。其中，把以1t氨為基準(zhǔn)的量，(Nm3/h)和其物質(zhì)的量(kmol/h)作為能量恒算的依據(jù)。+=合成塔進(jìn)氣量：=合成塔出氣量：=氨分離器出口氣量：=放空氣量：=新鮮補(bǔ)充氣量：=冷凝塔進(jìn)口氣量：=氨分離器出口液氨量：（+）=其組成為：==（+）=所以：同理：冷凝塔出口液氨：=（+）=其組成為：==（+）7=氨合成塔進(jìn)塔氣體組成組分 摩爾分?jǐn)?shù)/% Kmol/hNH3 3 H2 N2 I 15 100 氨合成塔出塔氣體組成組分 摩爾分?jǐn)?shù)/% Kmol/hNH3 15 H2 N2 I 100 氨分離器出口氣體組成組分 摩爾分?jǐn)?shù)/% Kmol/hNH3 H2 N2 I 放空氣氣體組成組分 摩爾分?jǐn)?shù)/% Kmol/hNH3 H2 N2 I 冷凝塔入口氣體組成組分 摩爾分?jǐn)?shù)/% Kmol/hNH3 H2 N2 I 新鮮補(bǔ)充氣氣體組成組分 摩爾分?jǐn)?shù)/% Kmol/hNH3 0 0 0 0H2 N2 I 氨分離器出口液氨氣體組成 組分 摩爾分?jǐn)?shù)/% Kmol/hNH3 H2 N2 I 100 冷凝塔出口液氨組分組成 組分 摩爾分?jǐn)?shù)/% Kmol/h NH3 H2 N2 I 100 第四章 氨合成熱量衡算 氨合成反應(yīng)熱根據(jù)已知條件和物料衡算結(jié)果，對(duì)整個(gè)體系的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行能量衡算。從回路中任何一個(gè)設(shè)備開(kāi)始計(jì)算均可，現(xiàn)從合成塔開(kāi)始，逐次對(duì)各單元設(shè)備進(jìn)行能量衡算。計(jì)算基準(zhǔn)：以小時(shí)產(chǎn)量(單位為kmol/h)為基準(zhǔn)。合 成 塔 一進(jìn) Q 一出 Q 二進(jìn) Q 二出 Q 熱損失 Q 氨合成塔熱量衡算示意圖8 合成塔一進(jìn)帶入熱量根據(jù)合成塔一次進(jìn)氣=45℃,=，則： =+=(kmol℃) =+145+=(kmol℃) =+=(kmol℃) =+=(kmol℃) =+(273+45)=(kmol℃) ==++++ =(kmol℃) ==++++== ==++++ ===318/===查表得=(kmol℃)(理化數(shù)據(jù) P76）=+=+=(kmol℃)=== 合成塔一出帶走熱量根據(jù)合成塔一次出氣=60℃,=，則：=+=(kmol℃)=++=(kmol℃)=+=(kmol℃)=+=(kmol℃)=+(273+60)=(kmol℃) ==++++ =(kmol℃)==++++====++++151===333/===查表得=(kmol℃) (理化數(shù)據(jù) P76）=+=+=(kmol℃)