合成氨仿真合成工序操作手册合成氨仿真合成工序操作手册设计

I 2氨合成反应的特点 1 13氨合成反应的化学平衡 2 2 24氨合成动力学 2 2 3 35影响合成塔操作的各种因素 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 67氨合成主要设备 7 7 7 7 7 7 9 9 9 9 9环境保护与尾气回收 II 致谢 1生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤(或焦炭)等。产量的12%。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和贮运商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往氨的合成是氨厂最后一道工序，任务是在适当的温度、压力和有催化剂存在的条温度为30-40度。首先进入冷凝塔上部热交换器内将气体冷却，然后又到氨蒸发器管内460-500度下，借助催化剂的催化作用合成氨。由塔底出来的合成气体，温度在200度左右进入废热回收器回收热量，气体进入水冷却器，进一步冷却到35左右进入氨分离2氨合成反应的特点2四川化工职业技术学院毕业论文(设计)3氨合成反应的化学平衡氨合成反应的平衡常数可表示为：式中p(NH3)、p(H2)、p(N2)-----为平衡状态下氨、氢、氮的分压。由于按合成反应是可逆、放热、体积缩小的反应，根据平衡移动定律可知，降低温度，提高压力，平衡向生成氨的方向移动，因此平衡常数增大。3.2平衡氨含量反应达到平衡时按在混和气体中的百分含量，称为平衡氨含量，或称为氨的平衡产率。平衡氨含量是给定操作条件下，合成反应能达到的最大限度。计算平衡常数的目的是为了求平衡氨含量。平衡氨含量与压力、平衡常数、惰性气体含量、氢氮比例的关系如下：4氨合成动力学4.1反应机理氮与氢自气相空间向催化剂表面接近，其绝大部分自外表面向催化剂毛细孔的内表面扩散，并在表面上进行活性吸附。吸附氮与吸附氢及气相氢进行化学反应，一次生成34.2反应速度反应速度是以单位时间内反应物质浓度的减少量或生成物质浓度的增加量来表示。12p(NH)2p1.5(H)4.3内扩散的影响能忽视了。催化剂毛细孔的直径愈小和毛细孔愈长（颗粒直径愈大则内扩散的影响45影响合成塔操作的各种因素5.1影响合成塔反应的条件：催化的合成反应可用下式表示：N3H2NH变空速的，循环量增加时(如果可能的话)，由于单程合成效率的降低5.2合成反应的操作控制5果5.3下面是影响合成回路各个条件的一些因素：反过来明，与上述这些作用相反就会使压力降低。65.4合成触媒的性能合成气中能够使触媒和活性或寿命降低的化合物称为76合成气中无水液氨的分离7氨合成主要设备7.1.合成塔四川化工职业技术学院毕业论文(设计)aa轴向氨合成搭7.3径向氨合成塔(托普索型)拓展用于大型合成氨厂。反应气体由塔顶接口进入向下流经内外筒之间的环隙，再进上图B9四川化工职业技术学院毕业论文(设计)7.4氨冷器(拓展)7.4.1构造套筒(其内有升气管)。7.4.3作用盘四川化工职业技术学院毕业论文(设计)7.5闪蒸罐闪蒸罐的主要结构有筒体、封头、接管。筒体与封头组成的壳体为闪蒸提供空间，而接管则负责闪蒸罐壳体内的气液交换。四川化工职业技术学院毕业论文(设计)透平机由外筒和内件组成，内筒包括两步分：电动机和透平压缩机。透平压缩机的主要部件是转子，由主轴、叶轮、气封套筒、平衡盘和连轴节等组成。蒸汽来自燃用矿物燃料的锅炉，或是来自核动力装置加热的蒸汽发生器。它们产生的高温高压蒸汽以高速度经喷管送到蒸汽透平，驱动转子旋转，输出动力。四川化工职业技术学院毕业论文(设计)8生产流程简述氢氮气夕5的的状血放8合气合成气压缩机(103-J)低压段，在压缩机的低压缸将新鲜气体压缩到合成所需要的最终压力的二分之一左右，出低压段的新鲜气先经106-C用甲烷化进料气冷却至93.3℃,再经水冷器(116-C)冷却至38℃,最后经氨冷器(129-C)冷却至7℃,后与氢回收来的氢气混合进入中间分离罐(105-F),从中间分离罐出来的氢氮气再进合成气压缩机高压段。合成回路来的循环气与经高压段压缩后的氢氮气混合进压缩机循环段，从循环段出来的合成气进合成系统水冷器(124-C)。高压合成气自最终冷却器124-C出来后，分两路四川化工职业技术学院毕业论文(设计)8.2冷冻系统合成来的液氨进入中间闪蒸槽(107-F),闪蒸出的不凝性气体通过PICA-8排出作为燃料气送一段炉燃烧。分离器107-F装有液面指示器LI-12。液氨减压后由液位调节器LICA-12调节进入三级闪蒸罐(112-F)进一步闪蒸，闪蒸后作为冷冻用的液氨进入系统三台闪蒸罐与合成系统中的第一、二、三氨冷器相对应，它们是按热虹吸原理进行冷冻蒸发循环操作的。液氨由各闪蒸罐流入对应的氨冷器，吸热后的液氨蒸发形成的气液混合物又回到各闪蒸罐进行气液分离，气氨分别进氨压缩机(105-J)各段气缸，液氨分别进■…飞■…飞气四川化工职业技术学院毕业论文(设计)气氨冷器(125-C)作为冷冻剂外，其余部分送往三级闪蒸罐(112-F)。112-F的液氨除送119-C外，还可以由冷氨产品泵(109-J)作为冷氨来的气氨汇合进入二段压缩，二段出口气氨先经压缩机中间冷却器(128-C)冷却后，与110-F来的气氨汇合进入三段压缩，三段出口的气氨经氨冷凝器(127-CA、CB),冷凝的液氨进入接收槽(109-F)。109-F中的闪蒸气去闪蒸罐氨冷器(126-C),冷凝分离出来的液氨流回109-F,不凝气作燃料气送一段炉燃烧。109-F中的液氨一部分减压后送至一级闪9环境保护与尾气回收9.1合成氨尾气的回收9.2环境保护②生化处理阶段采用了传统的生物脱氮方法,常用的有后置生物脱氮法和前置10.1.1降低能耗的意义2.尽可能减少对资源的浪费10.1.2合成氨降低能耗的新技术具有代表性的低能耗制氨工艺有4种:10.1.3合成氨降低能耗的新技术工艺公司设计了新工艺，钉触媒采用促进剂使其活性大大提高，顺利地实现了600吨/日的生产，生产率①对于载体和促进剂非常敏感肖添加碱金属和氧化物时，活性提高非常大；②氮原子的吸附作用弱，不会由于生成氨导致的触媒中毒，而由于氢所致的触媒中毒严重。钌(Rn)回收热量。回收热后，合成塔出料送到氨回收工序，冷凝得到氨;不凝性气体一小部分送到弛放气回4、KAAP合成塔是直立的有4个床层的内冷型径向流合成塔。由于操作压力和温度较低，KAAP催化剂在低温低压条件下活性较高，虽然活性是铁催化剂的10~20倍。凯活格公司新的合成氨工艺(KAAP法)与旧的工艺相比有两大不同特到一次重整炉中；除了被浓缩的未反应N2外，使其再循环。这两点对于新触媒为高活性的有利条件，在工艺上就把受氢的触媒中毒的不利条件被转化为有利条件[4]。在触媒活性高的情祝下.可以在合成系统低压而高转化率下开动生产，不需要高压循环的大量能源。10.2.1合成氨工艺流程分类原则1.当以气态烃或轻质烃为原料时，采用蒸汽转化法；2.以重质烃为原料时采取部分氧化法工艺3、而以煤为原料时采用加压煤气化法。泵或压缩机运转中可能出现的喘振过程是：1.流量减小到最小值时出口压力会突然下降，管道内压力反而高于出口压力，于是被输送介质倒流回机内，直到出口压力升高重新向管道输送介质为止；当管道中的压力恢复到原来的压力时,流量再次减少,管道中介质又产生倒流，如此周而复始。2.喘振的产生与流体机械和管道的特性有关，管道系统的容量大，则喘振强，频率10.3.2喘振的预防其实喘振实质是流量低引起得。现在通常有两种控制方法，会导致喘振。英格索兰的离心压缩机用得比较多。2.用喘振距离来控制。喘振距离指的是f实际量，若f＝0，则就是实际流量＝发生喘振的流量，就会发生喘振了。所以可以设置一个110.4.1氨合成塔的分类由于氨合成反应最适宜温度随氨含量的增加而逐渐降低，因而随着反应得进行要在催化剂层采取降温措施。按降温方法不同，分为三类。1.冷管式。在催化剂层中设置冷却管，用反应前温度较低的原料气在冷管仲流动，移出反管、单管等不同形式。冷管式合成塔结构复杂，一般用于小型合成氨塔。2.中间换热式。将催化剂分为几层，在层间设置换热器，上一层反应后的高温气体进入换热器降温后，再进入下一层进行反应。3.冷激式。本仿真采用冷激式闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。1.汽液分离。通过降低流体压力的方式，使的作用。对于这种用途，一般使用闪蒸塔，这样可以达到比较理想的分离效果。而且，在闪蒸的过蒸，这样可以选择用冷冻盐水的回路来做热源，可以达到回收冷量的节能效果。2.能量回收。对于使用中高压蒸汽加热的设备，而且反应过程中吸热量大吸热速度比较快的，一般使用比较大口径的疏水阀。这样势必会造成蒸汽浪费比较严重。可以在疏水阀后面接上闪蒸罐，通过降低水汽混合物的压力来达到水汽分离的效果。分离的蒸汽可以继续做使用低品位蒸汽在很大程度上回收热量。在能量回收上面，闪蒸的利用，可以很大程度上节约蒸汽，达到清洁生产的目的10.6.1合成段循环机压差大的原因判断合成循环机压差大的原因，需要将所有偏离正常的工艺指标统计起来进行判断。可能的原2.触媒的阻力：如活性下降、中毒，导致氨净值下降，必须加大循环量大才能满足产量要3.氢氮比例不合适，导致循环量大，阻力增加。10.7.1透平机及工作原理1.透平是将流体工质中蕴有的能量转换成机械功的机器，又称涡轮或涡轮机。透平的工作条件和所用工质不同，所以它的结构型式多种多样，但基本工作原理相似。透平的最主要的部件是一个旋转元件,即转子,或称叶轮，它安装叶片。流体所具有的能量在流动中，经过喷管时转换成动能，流过叶轮时流体冲击叶片，推动叶轮2.透平机械的工质可以是气体，如蒸汽、燃气、空气和其他气体或混合气体，也可为工质的透平称为燃气透平。4.透平压缩机的主要