煤合成100wta尿素氨合成工段項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1 煤合成 100wt/ 氨合成工段項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 第 1章 緒論 途及重要性 素的性質(zhì) 尿素，分子式 ,它的學(xué)名是碳酰二胺。 物理性質(zhì)：相對(duì)分子質(zhì)量為 度是 點(diǎn)是 ，可溶于水、醇，但不溶于氯仿、乙醚。純凈的尿素是無色、無味的針狀或棒狀結(jié)晶體，尿素是氮肥中含氮量最高的，含氮量為 化學(xué)性質(zhì)：呈弱堿性，可以和酸作用生產(chǎn)鹽。有水解作用，在常溫下，尿素在水中逐漸地進(jìn)行水解，先轉(zhuǎn)化為氨基甲酸 銨（簡(jiǎn)稱甲銨），再形成 （ 終分解為 氨。它的水解速度 溫度升高成正比， 同時(shí)水解 進(jìn)行更容易 。尿素在高溫下還可進(jìn)行縮合反應(yīng)，產(chǎn)物為縮二脲、縮三脲、三聚氰酸。當(dāng)加熱到 160 時(shí)，會(huì)分解產(chǎn)生氨氣同時(shí)變?yōu)榍杷帷?當(dāng)溫度小于 60 時(shí)，尿素 無論 在酸、中或堿 性 溶液中都不水解 1。 素的用途 尿素在工業(yè)和農(nóng)業(yè)還有其他方面都有著十分廣泛的作用。在工業(yè)上，尿素可用來生產(chǎn)高聚物合成材料，如脲醛樹脂。在農(nóng)業(yè)上可用作肥料，尿素是當(dāng)前使用的固體氮肥中含氮量最高的化肥。除此以外，在紡織、炸藥、染 料等生產(chǎn)中，也都利用了尿素。國(guó)外還用尿素用在環(huán)保方面，吸收污染物質(zhì)，以保護(hù)環(huán)境 2。尿素還有以下用途： 水稻種植：在雜交稻技術(shù)中，可用尿素代替赤霉素，在孕穗盛期和始穗期使用 2%的尿素，可提高父母本的異交率和增加雜交稻制種量，同時(shí)還不會(huì)增加株高。 調(diào)節(jié)花量：為克服蘋果的小年，在開花后的 5，在其頁(yè)面上噴灑低濃度的尿素水溶液，可提高葉子的含氮量，使新梢生長(zhǎng)，抑制花芽分化。 疏花疏果：用尿素對(duì)桃進(jìn)行疏花疏果，但需要一定的濃度，不同的土地也有不同的效果。 尿素鐵肥：尿素與 2價(jià)鐵生成螯合鐵，這是一種成 本較低的有機(jī)鐵肥，可以防止去熱帖失綠。 防治害蟲：用尿素、洗衣粉、清水按照一定的比例混合均勻后，可用來防止蔬菜、果樹、棉花上的紅蜘蛛、菜青蟲等害蟲 3。 2 素的發(fā)展趨勢(shì) 直接用二氧化碳和氨制尿素，在 20 世紀(jì) 50 年代之前都發(fā)展的很慢，但后來在尿素生產(chǎn)中的技術(shù)問題得到解決后，尿素工業(yè)也逐漸發(fā)展起來。 20 世紀(jì) 60 年代初主要是采用水溶液全循環(huán)法，到了 70 年代就以二氧化碳?xì)馓岱ň佣嗔?，直?80 年代后期氨氣提法等快速發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模也逐漸增大。這么多年以來，盡管經(jīng)過不斷的改進(jìn)，但尿素的生產(chǎn)工藝也沒有根本 性變化 2。 2012 年 2 月 3 日發(fā)布的化肥工業(yè) “十二五 ”發(fā)展規(guī)劃中提到了，為適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，轉(zhuǎn)變化肥工業(yè)發(fā)展方式，推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，加快調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展農(nóng)化服務(wù)業(yè)，提高化肥利用效率等?；使I(yè) “十二五 ”發(fā)展規(guī)劃在 “十一五 ”化肥工業(yè)發(fā)展成就的基礎(chǔ)上，提出淘汰落后產(chǎn)能、實(shí)現(xiàn)磷肥、氮肥完全自給并且可以少量出口及鉀肥我國(guó)保障能力在 60%以上的 “十二五 ”發(fā)展目標(biāo)，尿素作為氮肥中比重最大的產(chǎn)品，肯定會(huì)帶來新一輪產(chǎn)業(yè)升級(jí)的發(fā)展熱潮 4。 素的幾中生產(chǎn)方法及特點(diǎn) 目前工業(yè)上主要是 用氨與二氧化碳直接生產(chǎn)尿素，整個(gè)過程包括以下 4 步：二氧化碳和氨的供給和凈化；二氧化碳和氨反應(yīng)；反應(yīng)生產(chǎn)的尿素熔融液和沒有反應(yīng)的分離；尿素熔融液加工成尿素成品。尿素的生產(chǎn)有幾種不同的流程，是根據(jù)合成過程中未反應(yīng)物的利用方式不同。 一、氣提法：在和合成塔等壓的條件下，用一種氣體介質(zhì)通過反應(yīng)液分解出甲胺，并把分解物返回系統(tǒng)使用。 二、氣體分離循環(huán)法：用選擇性吸收劑吸收 氨，吸收后的溶液再生， 三、水溶液全循環(huán)法：用水吸收沒反應(yīng)的 氨，再返回系統(tǒng)中。加入 的水量較多， 水的摩爾比接近 1，稱為碳酸銨鹽水溶液全循環(huán)法；加入的水較少，基本上是以甲銨返回系統(tǒng)，則叫做氨基甲酸銨溶液全循環(huán)法。 四、熱氣循環(huán)法：把沒反應(yīng)的 氨在較高溫度下直接加壓后，返回系統(tǒng)循環(huán)使用。 我國(guó)一般選用的是二氧化碳?xì)馓岱ê图卒@水溶液循環(huán)法 1。 2013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2章 氨的合成 計(jì)產(chǎn)品所需的主要原料來源、規(guī)格 要原料來源 由于資源結(jié)構(gòu)的原因，在我國(guó)以氣、油為原料制造氨，其原料成本較高，況且供應(yīng)也不能保證。原料選用煤，不僅成本較低，而且來源也 更豐富。目前，已形成以煤為主，油氣并存的局面，以煤為原料制氨處于中國(guó)主導(dǎo)地位，本設(shè)計(jì)就是以煤為原料合成氨 5。 要原料規(guī)格 （一）合成塔進(jìn)塔氣體組成 （ 1） 氫氮?dú)?當(dāng)氫氮比是 3 時(shí)，對(duì)于氨合成發(fā)應(yīng)，能得到最大平衡氨濃度，但在動(dòng)力學(xué)角度來看，最適宜氫氮比隨著氨含量的不同而變化。經(jīng)過生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，把入塔氣體中的氫氮比降到 3 以下，有利于氨的合成。最佳氫氮比為 可在循環(huán)氣中有一定的過量氮，而新鮮的氮?dú)錃鈶?yīng)根據(jù)氮?dú)浔鹊男枰獊碚{(diào)節(jié)。 （ 2） 惰性氣含量 新鮮 氮?dú)錃庵泻?及微量的氦、氖、氪等稀有氣體，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)參與氨合成反應(yīng)，也不會(huì)使催化劑中毒，因此它會(huì)積累在系統(tǒng)中。但維持過低的惰性氣又需要排放大量循環(huán)氣。惰性氣的存在，不管從化學(xué)平衡角度還是動(dòng)力學(xué)角度都是不利的。因此，循環(huán)氣中惰性氣體含量還跟新鮮氣惰性氣體含量、催化劑活性、操作壓力等有關(guān)。 （ 3） 氨含量 合成塔出口氣中氨分離采用冷凝法，因?yàn)榇朔ú豢赡馨褮怏w中的氨全部冷凝下來，所以返回合成塔進(jìn)口的氣體還有一些氨，一般為 2%體積）。當(dāng)其他條件確定后，入塔氣體中氨含量增加，出塔 氨的含量也增加，但因?yàn)榘贝嬖跁?huì)影響氨合成效率，氨含量卻減少。合成塔進(jìn)口氣中初始氨含量的高低取決于氨分離的方法，就冷凍分離氨，初始氨含量與冷凝溫度和系統(tǒng)壓力有關(guān)。操作壓力為 30，一般進(jìn)塔氨含量控制在 6。 （二）硫化物和碳氧化物含量 不管用什么原料來制原料氣，都會(huì)產(chǎn)生一定的硫化物。即使它的含量不是很高，但對(duì)氨的生產(chǎn)有很不利。硫化物對(duì)很多催化劑來說都有毒， 使設(shè)備管道腐蝕 。為防止 催化劑的毒害，規(guī)定 含量不得多余 20。 2013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 合成操作條件的選擇 在選擇氨的生產(chǎn)工藝時(shí)，要選可以產(chǎn)量高、消耗低的，而且要流程不是很復(fù)雜、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全度高的。能影響生產(chǎn)條件的有溫度、壓力、催化劑等。 合成催化劑 有許多金屬，如 W 等 對(duì)氨合成有一定催化作用。 但 采用鐵系催化劑且加有促進(jìn)劑的，不僅便宜容易得到，且活性好、使用壽命長(zhǎng)，所以應(yīng)用很多。 氨合成使用的催化劑，是黑色、帶有金屬光澤的，且有不規(guī)則成型的固體顆粒。至今已有球型顆粒的，雖然容易在空氣中受潮，從而使鉀鹽析出降低活性，但經(jīng)還原后的催 化劑中， 還原為小的活性鐵晶體均勻的分布在 ，就 變成了海綿狀的結(jié)構(gòu)且孔隙率較大，鐵催化劑被還原后若敞在空中會(huì)很快被氧化，就沒有活性了。蒸氣、硫化物等都會(huì)使催化劑永遠(yuǎn)或暫時(shí)中毒，何況不同的鐵催化劑也有最適宜反應(yīng)溫度、耐熱溫度和起始活性溫度。 力 壓力升高，有助于合成氨反應(yīng)平衡，對(duì)反應(yīng)速率也有利，空間速度確定后，氨出口的濃度和氨凈值都隨壓力增大而增大，進(jìn)而生產(chǎn)能力就增大，同時(shí)氨產(chǎn)率也上升。 壓力能反應(yīng)氨生產(chǎn)過程能量消耗的高低，其中的能量消耗包括氨 分離的冷凍功與循環(huán)氣壓縮功。原料氣的壓縮功和氨凈值隨壓力升高而增加，那么循環(huán)氣量會(huì)減少，進(jìn)而循環(huán)氣壓縮功也減少。氨的分離在壓力高的情況下更有利，溫度高更有利于氨冷凝成液氨，也降低了冷凍功。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)在 20消耗的總能量會(huì)比較低。 度 氨的合成 中 要用催化劑，所以在氨的合成過程要在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行 最好 。 在一個(gè)溫度下，能使某催化劑在此生產(chǎn)條件下使氨的生產(chǎn)率最高，那么這個(gè)溫度就是最適宜溫度，催化劑不同則最佳溫度也不同，即使是同種催化劑在不同的時(shí)間這個(gè)最佳溫度 也不同。這個(gè)最佳溫度也 跟 空間速度 有關(guān) ，空間速度 確定后 ，氨產(chǎn)率會(huì)先隨溫度的升高而增加，達(dá)到最佳溫度后，會(huì)隨溫度的升高而降低，每個(gè)空間速度對(duì)應(yīng)一個(gè)最佳溫度。為了合成最大的氨產(chǎn)率，合成氨的產(chǎn)率隨著空間速度的增加而提高，在最適宜溫度以外，不管是升溫還是降溫，氨產(chǎn)率都會(huì)降低。氨產(chǎn)率也會(huì)受催化層內(nèi)溫度分布的影響，進(jìn)催化層的溫度高，出催化層的溫度低。因?yàn)閯傔M(jìn)入催化層的氣體中氨含量低，離平衡遠(yuǎn)，為了提高氨含量要加快合成反應(yīng)，催化層上面升高溫度能加快反應(yīng)速率。 間速度 在溫度、操作壓力、入塔氣組成確定 后，空間速度的增加會(huì)使氣體通過催化層2013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 的速度也增加，這樣催化劑和氣體接觸時(shí)間變少，那么出塔氣中氨含量降低。但空間速度增大的幅度比氨凈值降低的幅度要大，氨的生產(chǎn)能力隨空間速度增大而提高，氨產(chǎn)量也跟著增大。其余條件確定后，空間速度的增大可以提高催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度，冷凍功也增大，但單位循環(huán)氣量的氨產(chǎn)量也隨之降低，若單位循環(huán)氣的反應(yīng)熱減少到一定量時(shí)，整個(gè)合成塔將很難維持 “自然 ”。 一般中壓法合成氨，空間速度在 20000h 之間 8。 合成的工藝流程 （一）合成氨工藝流程 本 設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)中壓氨合成流程（圖 2 圖 2統(tǒng)中壓流程簡(jiǎn)圖 1、 從合成塔 1 出來的氣體，被水冷器 2 冷卻到差不多 30 ， 有些氨冷凝后，在氨冷器中分出液氨，為降低惰性氣體濃度，循環(huán)氣在氨冷器中被放出，大部分循環(huán)氣被循環(huán)壓縮機(jī) 4 壓縮，再進(jìn)到油分離器，同時(shí)也補(bǔ)充新鮮氣。 2、 氣體到了 6 上面的換熱器管內(nèi)， 將從 7 出來的循環(huán)氣的能量回收，再通過氨冷器冷至差不多 ，把 大部分氨冷凝 后 ，再在冷熱交換器的下 面 氨分離段 把 氨分離出來。 3、 分離出液氨的低溫循環(huán)氣經(jīng)過冷熱交換 器管間預(yù)冷進(jìn)氨冷器的氣體，自身被加熱到 10后進(jìn)入氨合成塔，完成循環(huán)過程 8。 (二）反應(yīng)熱的回收利用 氨的合成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以有必要回收并利用這部分反應(yīng)熱?，F(xiàn)在回收利用反應(yīng)熱的方法有 很多，現(xiàn)在我們一般都采用把副產(chǎn)蒸汽和氫氮混合氣在反應(yīng)前加熱，這樣回收的熱量較多，且可得副產(chǎn)蒸汽 9。 2013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 3 章 工藝計(jì)算 始條件 （ 1） 年產(chǎn)量 100素，通過換算可知需年產(chǎn) 液氨，若損失量為 5%，則需要氨的年產(chǎn)量為 生 產(chǎn)時(shí)間扣除檢修等時(shí)間后按 330 天計(jì)，則產(chǎn)量為： h （ 2）新鮮補(bǔ)充氣組成 表 3新鮮補(bǔ)充氣組成 組分 2 r 總計(jì) 含量 （ %） 4 00 （ 3） 合成塔入口中氨的含量： 3 = 2 入（ 4） 合成塔出口中氨的含量： 3 =1 6 % 出（ 5）合成塔入口中惰性氣體的含量： 4 15%C H A r（ 6） 合成塔的 操作壓力： 327） 精煉氣溫度： 35 料衡算 該過程的物料計(jì)算按照?qǐng)D 3的物料點(diǎn)流程計(jì)算，見圖 3 成塔物料衡算 （ 1） 合成塔入口氣組分： 入塔時(shí)氨的含量 : ； 入塔時(shí)甲烷的含量： 15% 100%= 12% 入塔時(shí)氮的含量： 100%（ 15%） 1/4100%= 入塔時(shí)氫的含量： 100%（ 15%） 3/4100%= 入塔時(shí)氬的含量： 15% 12%= 3% （ 2） 合成塔出口氣組分： 以 100塔氣為計(jì)算基準(zhǔn)來計(jì)算出塔氣組分： 計(jì)算塔內(nèi)生成氨含量： 3 3 35 8 , 5 8) / (1 )N H N H N HM y y y， ，（= 1 0 0 0 . 1 6 - 0 . 0 2 7 + =（ ） / ( 1 0 . 1 6 ） 013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 出塔氣量： 塔氣量 生成氨含量 =100 塔氨的含量： 16% 出塔甲烷含量： 5 8 5( / ) y ，=(100/12%= 精煉氣 ； 合成氣； 13放空氣 20弛放氣 ； 液氨 圖 3計(jì)算物料點(diǎn)流程 出塔氫的含量： 348 8 , 8 ,1 - )N H C H A ry y y，（3/4100 =(1 3/4100 =出塔氮的含量： 1 1/4100 =出塔氬的含量： 5 8 5 ,( / ) y=100/% = 合成塔的進(jìn)、出口各氣體組分含量見表 3 （ 3）合成率 合成率 =3 3 45 5 , 5 , 5 ,2 / (1 ) N H N H C H A y y y 100 = 2 100(1 100 = 分離器氣液平衡計(jì)算 表 3知氨分離器入口混合物組分 m(i) 2 r 小計(jì) 表得當(dāng) t=35 ， P=各組分平衡常數(shù)： 2013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 表 3各組分平衡常數(shù) ( / ) 時(shí)，帶入 ( ) ( ) / 1 ( / ) ( ) ( )L i m i V L K i L i ： 33/ 1 ( / ) N H N L K= 44/ 1 ( / ) C H C L K= 22/ 1 ( / ) L K= 22/ 1 ( / ) L K= 1 ( / ) A r A L K= 總 = 3 4 2 2( ) ( ) ( ) ( ) ( )L N H L C H L H L N L A r =離氣體量： 1 1 0 . 0 8 0 3 0 . 9 1 9 7V L K m o l 計(jì)算氣液比： /( / )計(jì)算液體中各組分含量： 液體中氨的含量： 3 / 1 0 0 % 0 . 0 7 6 6 4 / 0 . 0 8 0 3 1 0 0 % 9 5 . 4 4 2 % 液體中甲烷的含量： / 1 0 0 % . 0 0 1 4 7 / 0 . 0 8 0 3 1 0 0 % 1 . 8 3 1 % 液體中氫的含量： 2 / 1 0 0 %00%=液體中氮的含量： 2 / 1 0 0 %00%=液體中氬的含量： =00%=分離氣體組分含量： 氣體氨的含量： 3( ) / 1 0 0 %N H N V=氣體甲烷的含量： 4( ) / 1 0 0 %C H C V=氣體氫含量： 2( ) / 1 0 0 % V=氣體氮含量： 2( ) / 1 0 0 % V=氣體氬的含量： ( ) / 1 0 0 %A r A V=氨分離器出 口的液體、氣體含量見表 3 2013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 交換器氣液平衡計(jì)算 查表得當(dāng) 10t , P的平衡常數(shù)： 表 3分離器出口液體、氣體含量 （ %） 2 r 小計(jì) 液體含量 00 氣體含量 00 表 3組分的平衡常數(shù) 27 75 80 51 冷交換器出口液體組分含量： 出口液體氨的含量： 33/ 1 0 0 %N H N =00%=出口液體甲烷的含量： 4/ 1 0 0 %C H C =出口液體氫的含量： 2/ 1 0 0 %出口液體氮含量： 2/ 1 0 0 %出口液體氬的含量： =表 3交換器出口液體組分含量（） 2 r 小計(jì) 100 氨貯槽氣液平衡計(jì)算 因?yàn)槔浣粨Q器出口 中和 氨分離器中的液體 都流到 液氨貯槽， 然后通過降低壓力后，將溶解在液氨中的氣體析出，便是 弛放氣。 流 進(jìn) 的 這 兩 種 液 體 的 百 分 比 大 約 值 ， 就 是 水 冷 后 分 離 出 的 液 氨 占 總 量 的 百 分 數(shù)。 G =3 3 3 3 335 , 8 , 8 , 5 ,( 1 ) ( ) / ( ) ( 1 ) N H N H N H N Hy y y y y y =(1+（ / （ （ =水冷之后分離的液氨占總量的 交， 假定液氨貯槽入口的液體為 1記為 么入口的液體混合后2013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 組分含量為： m(0i)= 1 5 5 1 6 1 6 L X= 0 1 5 1 6% (1 % ) X G X=15i +16i 混合后入口氨的含量： 合后入口甲烷的含量： 合后入口氫的含量： 合后入口氮含量： 合后入口氬的含量： 3氨貯槽入口液體含量 H2 N2 計(jì) t=17 ， P=，可得到熱平衡常數(shù)如 下： 表 3組分的平衡常數(shù) 70 575 620 540 由氣液平衡 L(i)=( 0 , ) ( )/ 1 ( / ) L k,設(shè) (V/L)=入得： 出口液體中氨的含量： 330, / 1 ( / ) N H N L k= 1+口液體中甲烷的含量： 440, / 1 ( / ) C H C L k= 1+70)=口液體中氫氣的含量： 220, / 1 ( / ) L k=1+75)=口液體中氮?dú)獾暮浚?220, / 1 ( / ) L k=1+20)=口液體中氬的含量： 0, / 1 ( / ) A r A L k=1+40)= 總 = 3 4 2 2N H C H H N A L L L = = 1 L 總 = /)=013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 誤差 =(假定正確 . 出口液體中各組分的含量： 出口液體中氨的含量： / 1 0 0 %0 . 0 0 1 3 3 / 0 . 9 4 1 0 8 1 0 0 % 0 . 1 4 2 % 出口液體甲烷的含量： / 1 0 0 %= 0 . 0 0 1 3 3 / 0 . 9 4 1 0 8 1 0 0 % 0 . 1 4 2 % 出口液體中氫氣的含量： / 1 0 0 %=00%=出口液體中氮?dú)獾暮浚?/ 1 0 0 %=00%=出口液體中氬的含量： 總=00%=表 3氨貯槽出口液氨各組分（） 2 r 小計(jì) 00 出口中弛放氣各組分含量： 弛放氣中氨的含量： 330, )/N H N V（=（ 00%=弛放氣中甲烷的含量： 440,( ) /C H C V=( 00%=弛放氣中氫氣的含量： 220,( ) / V=( 00%=弛放氣中氮?dú)獾暮浚?220,( ) / V=( 00%=弛放氣中氬的含量： 0,( ) /A r A V=( 00%=表 3口弛放氣各組分含量（） 2 r 小計(jì) 00 1 氨 貯 槽 的 出 口 純 液 氨 為 基 準(zhǔn) ， 折 成 標(biāo) 準(zhǔn) 狀 態(tài) 下 的 氣 體 體 積 ， 則L(19)=10007)=013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 其中 L(19， 3(1 9 ) (1 9 )，= L(19， 4(1 9 ) (1 9 )， = 2： L(19， 2(1 9 ) (1 9 )，= 2： L(19， 2(1 9 ) (1 9 )， = r： L(19， (1 9 ) (1 9 )，= 定液氨貯槽出口弛放氣（ V/L） = V(20)= (19)=中 V(20， 3( 2 0 ) ( 2 0 , ) V(20， 4( 2 0 ) ( 2 0 , )= 2： V(20， 2( 20 ) ( 20 , ）= 2： V(20， 2( 2 0 ) 2 0 )（ ， = r： V(20， ( 20 ) 20 （ ， ）= 氨貯槽出口總物料體積 =V(20) + L(19) =此入口物料也應(yīng)與出口相等： L(21)=L(19)+V(20)= 口的液體各組分含量： L(21i)= (19 ) ( 20, )中 L(21， L(21， 2： L(21， 2： L(21， r： L(21， 口液體中各組分含量核算 ,由 m(0i)= 21 (21)/）： 其中 m(0 00%=m(0 00%=m(0 00%=m(0 00%=m(0 00%=2013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 入口液體中組分含量 m(0i) M(0i) 成系統(tǒng)物料計(jì)算 個(gè) 合 成 看 成 一 個(gè) 系 統(tǒng) ， 進(jìn) 此 系 統(tǒng) 的 物 料 有 新 鮮 補(bǔ) 充 氣 ，離 開 的 物 料,V V 放有 空 氣 ， 液 氨 貯 槽 弛 放 氣 產(chǎn) 品 液 氨 。 根據(jù)上面計(jì)算數(shù)據(jù)得下表： 表 3組分含量 名稱 氣量 入塔氣 V 入 出塔氣 V 出 補(bǔ)充氣 V 補(bǔ) 放空氣 V 放 弛放氣 氨 物料平衡和元素組分平衡求 V 入 、 V 出 、 V 補(bǔ) 、 V 放 循環(huán)回路中氮平衡 : V 補(bǔ) =V 放 V 弛 +1/2V 放 +1/2V 弛 +1/2 循環(huán)回路中氫平衡： 3232 23= 3 / 2 3 / 2 3 / 2 N HV y V y V y V y V y L 弛 弛 弛 弛補(bǔ) 補(bǔ) 放 放 放 放循環(huán)回路中惰性氣體平衡 :V 出 V 入 =V 放 y 放 +V 弛 y + = 放 + + 循環(huán)回路中惰性氣體平衡 : V 補(bǔ) ( + )=V 弛 ( + )+V 弛 ( + ) V 補(bǔ) （ = V 弛 （ + V 補(bǔ) = 弛 + 循環(huán)回路中總物料體平衡 : V 入 =V 出 + V 補(bǔ) - V 放 - V 弛 - V 出 + V 補(bǔ) - V 放 聯(lián)立以上方程解得： V 入 = V 出 =； V 補(bǔ) = ； V 放 =合成塔物料計(jì)算 入塔物料： 013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 其中 2%=2： 2： r： %=交換器和冷氣的進(jìn)出口物料等于合成塔入塔物料 ： 則 6=塔物料 中 6%=2： 2： r： 成塔中生產(chǎn)的氨含量： 8， 熱 鍋 爐 進(jìn) 出 口 物 料 ， 熱 交 換 器 進(jìn) 出 口 物 料 等 于 合 成 塔 出 塔 物 料 ?？傻玫?= 水冷器物料計(jì)算 出器物 料：在水冷器中部分氣氨被冷凝；由氨分離器氣液平衡計(jì)算得氣液比( / ) 進(jìn)器物料：水冷器進(jìn)氣物料等于熱交換器出口物料，即 =如下方程 : / =(V/L)= = + = = 由以上兩個(gè)方程得 = =口的氣體組分根據(jù) 11 出 知： 其中 2： 2： r： 013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 出口的液體各組分根據(jù) 8知 其中 L 11， 2： 2： r： 氨分離器物料計(jì)算 進(jìn)氨分離器物料：它的進(jìn)器總物料等于水冷器出口氣液混合物總物料 則 11，出 + =氨分離器物 料： 氣 體 和 液 體 混 合 物 在 氨 分 離 器 內(nèi) 進(jìn) 行 分 離 ， 得 到 氣 體 和 液 出器氣體 312 11 = 9 2 2 0 . 6 6V V m ， 出 ；出器液體 315 1 1 , = 8 3 0 . 6 9L L m 出 氨分離器出口的氣體放空量 中 2： 2： r： 0冷交換器物料計(jì)算 進(jìn)冷交換器物料：進(jìn)器物料等于氨分離器出口氣體物料減去放空氣量12中 2： 2： r： 冷交換器物料（熱氣）：假定熱氣出口的溫度為 17 ，查資料得 t=17 , P=氣液平衡的氨含量 y 忽略溶 解于液氨中的氣體，取過飽和度為 10%，則計(jì)算熱氣出口冷凝氨為 設(shè)定熱氣出口氨的體積是 x，則 x/（ x） =解得 x=013