年产 30 万吨合成氨合成工段工艺设计摘要 Abstract 引言 错误！未定义书第一章合成氨综述 错误！未定义书1.1氨的用途 1.2氨的性质 121氨的物理性质 错误！未定义书错误！未定义书错误！未定义书氨的化学性质 错误！未定义书1.3合成氨的生产方法 错误！未定义书1.4合成工艺条件的选择 错误！未定义书操作压力 错误！未定义书反应温度 错误！未定义书空速 错误！未定义书合成塔进口气体组成 错误！未定义书1.5合成氨工业的发展■ 错误！未定义书第二章合成工段工艺简介 错误！未定义书2.1合成工段工艺流程简述= 错误！未定义书2.2工艺流程方框简图 错误！未定义书2.3设备简述 错误！未定义书2.3.1 氨合成塔 错误！ 未定义书232热交换器与废热锅炉 错误!233冷交换器 错误!氨冷器. 错误!第三章工艺设计计算 错误!3.1设计要求 错误!3.2工艺流程图 错误!3.3物料计算 错误!合成塔入口气体组分 错误!合成塔出口气体组分一 错误!合成率 错误!氨分离器气液平衡计算 错误!冷交换器气液平衡计算 错误!336液氨储槽气液平衡计算 错误!液氨储槽物料计算 错误!合成系统物料计算• 错误!合成塔物料计算 错误!水冷器物料计算 错误!氨分离器物料计算 错误!冷交换器物料计算 错误!3.3.13 氨冷器的物料计算丁 错误!3.3.14 冷交换器物料计算 错误!液氨贮槽物料计算 错误!未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书未定义书3.4热量衡算 错误!341冷交换器热量计算错误！未定义书342 氨冷凝器热量计算错误！未定义书343循环机热量计算错误！未定义书344合成塔热量衡算错误！未定义书废热锅炉热量计算:错误！未定义书热交换器热量计算错误！未定义书水冷器热量衡算:错误！未定义书氨分离器热量衡算:错误！未定义书第四章设备的选型与计算错误！未定义书4.1设备选型错误！未定义书设备简述错误！未定义书4.1.2流程说明错误！未定义书4.2合成塔设计错误！未定义书合成塔筒体设计错误！未定义书催化剂层设计错误！未定义书下换热器错误！未定义书层间换热器4.3辅助设备选型4.3.1废热锅炉热交换器4.3.3 水冷器冷交换器/ c r~ ]4.3.5 氨冷器 I436氨冷器II 结 论 致—谢 参考文献 附 录 年产 30 万吨合成氨合成工段工艺设计摘要：氨是一种重要的化工产品，在国民经济中有重要的作用。
对合成氨 工艺进行设计研究， 并对其过程进行设计优化 氨合成工段包括氨的合成、分离、气体再循环、惰性气体排放等基本过程，其中氨合成是合成氨工艺的中心环节本设计主要目的是对合成氨的合成工段进行设计，根据已给组成的原料气的组成，进行工艺系统计算，包括物料衡算、热量衡算、设备的数据计算及选型等合成工段中的主要设备为氨合成塔，结合设计数 据及技术现状，本设计选择的氨合成塔的内件为三段绝热冷激 --内冷式内件，该内件具有结构合理、氨净值高、产量大等优点根据物料及热量衡算的数据 ,计算出内件中绝热床层及换热器的有关尺寸数据， 并对一些辅助设备进行设计选型根据计算数据，绘制出主要设备及带控制点的工艺流程图关键词 ：合成氨 物料衡算 热量衡算 合成塔Process Design of the Section Which Synthetizes LiquidAmmonia of 300000taAbstract: Ammonia is an important chemical product,plays an important role in the national economy.It is very necessary to explore and design the process of synthetic ammonia,then to optimize the process and the equipment.Ammonia synthesis process includes the separation of ammonia,the gas recirculation, the ammonia synthesis,the emission of inert gas and so on,and during the process,theammonia synthesisis the most important link.The main purpose of this design is to devise the synthesis process of ammonia synthesis.Accordingto the composition of raw gas that ,we carry on the calculation of the craft system,includingmaterial balance, and selection of the equipment.The ammonia synthesistower is the crucial equipment of the process,combiningwith the design data and technical status,this design choosesthree adiabatic cold shock -internal cooling type internal parts,the inner parts calculate the relevant size date of the adiabatic bed and and select some auxiliary equipment.Key Words: Synthetic ammonia; materal balance; =1 ），首先假定催化剂层 温度=390 C 设出第一段气体温度 =480 Ca.查物料数据：第一段平均温度 =(+) - 2= ( 480+390 - 2=435 C由=435 J =0.025 查=39.06=51110KJkmolNH 3由联立方程式X (-)其中表示第n — 1段至n段催化剂用量为入塔氨分解基无惰性气体体积流量为催化剂活性系数，为扣除了惰性气体的第 n段催化剂进岀计算氨含量,为第n段进出口反应速度倒数b.求反应热及生成氨含量：令气体第一段焓升(反应热)IMx 兀（T -T ）1 K,0 C 平，pk ,1 K ,1 K ,0则第一床层生成氨的量为：M 1M C 平, T TK,0 ,1 （ K ,1 一 K，0 ）如T1c.求出口氨含量:由公式一y° nh 3, 1 = 22 4 耳 °M 1+ y° nh 3,01 y0 nh 3,1 V 1 y0 NH 3 ,00,1=22.4 723 X .268-206021.429+ =0.0588+由公式:=0.025 -（1 — 0.025 ） =0.0256 , =0.0250上式=0.0588+0.0250=0.0838 ,=0.0915=14404.083 - 868.088=13535.995kmol[(480 - 188.5) + (355 - 325)]=115.2K=3.67 X 107 〜(2091 X 115.2)=152.356m 2实际生产中所取的换热面积为理论计算值的 1.2-2.0 倍，本设计中取 1.5 倍，则：2F 实 =1.5F=228.534m 2所需换热管的根数为：=2140经过核算，满足设计要求。
4.2.4 层间换热器(1) 选列管式换热器，换热管选择，长度为 4m 的无缝钢管冷气进口温度325 C,出口温度390 C热气进口温度480 C,出口温度410 C(2) 换热负荷为第三段绝热层生成的热Q=4.12 X 107KJ[(480 - 325) - (410 - 390)]=66.18K7 2=4.12 X10 -(1758.12 66X.18)=354.09m实际生产中所取的换热面积为理论计算值的 1.2-2.0 倍，本设计中取 1.5倍，则：2F 实 =1.5F=531.14m=4975设换热管为正六边形排列，则：管间 to 外 =1.2 X 10=12mm ，根据设计手册查取，取 to=1.2d =13mm正六边形排列层数 a=(12n - 3- 3)0.5- 实取 层6=40.72 44六边形对角线排管 b=1.1n 0.5 =78 根取板间距 h=200mm ，取 e=1.5d 外 =15mm则设备直径 D= t°(b - 1)+2e=13 X (78 - 1)+2 X 15=1031mm 实取换热器直径 1100mm经过核算，能放进设计的塔体内，满足设计要求4.3 辅助设备选型 对于辅助设备，根据第 3 章的物料衡算及热量衡算，计算相关数据， 并对设备进行选型，选型结果如下：4.3.1 废热锅炉选卧式U型换热管，高压管尺寸 ①24x1.5换热面积 F=141 m 2，按一根 U 型管 7.35m ，需列管数 n=191 根4.3.2 热交换器选列管式换热器，冷气走壳程，热气走管程列管尺寸①14 X2无缝钢管换热面 F=1899X3.14 X0.012 X4=286m2 取换热管长度 L=4m ，根数 n=1889 根4.3.3 水冷器 选淋洒式排管冷却器 高压换热管 ①68 X 13换热面积 F=151.263 X 1.5=227m 2需排管数 2 排4.3.4 冷交换器选列管式换热器，冷气走壳程，热气走管程列管尺寸14 X 2无缝钢管换热面积 F=1.2 X 381.48=457.776m 2则换热管长 L=6m ，管数 n=2028 根氨冷器I选立式氨冷器，热气走管程，液蒸发走壳程 高压换热管①19 X 3传热面积 F=341.632 m 2管长 L=8m ， U 型管取管数 n=850 根氨冷器U选立式氨冷器，热气走管程，液蒸发走壳程 高压换热管①19 X 3传热面积 F=1860 X3.14 X 0.016 X8=747.57m管长 L=8m ， U 型管取管数 n=1860 根结论根据生产任务，结合。