芮能文畢業(yè)設(shè)計說明書正文

1、目 錄第1章 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 1一、 原始資料 1二、 設(shè)計內(nèi)容 12第2章 設(shè)計說明書 2一、 課題概述 23二、 設(shè)計意義和設(shè)計步驟 3三、 設(shè)計指導(dǎo)思想 34四、 設(shè)計特點(diǎn) 411第3章 設(shè)計計算書 12一、 原料氣計算 1213二、 物料衡算 14三、 熱量衡算 1516四、 補(bǔ)充空氣用量 1718五、 副產(chǎn)蒸汽量 19六、 催化劑鉑網(wǎng)計算 20七、 氧化爐部分計算 2122八、 素瓷過濾器計算 2第4章 參考文獻(xiàn) 19第5章 設(shè)計的評論與收獲 20設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果一、 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書二、設(shè)計說明書一. 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書(一) 原始數(shù)據(jù)設(shè)計課題:硝酸裝

2、置的氨氧化工序裝置生產(chǎn)能力:一萬噸100%HNO3/年年工作日：300天裝置建設(shè)地址：南化公司氮肥廠原料氨氣來源：廠氨氣總管壓力0.1470.245MPa廠中壓氣總管壓力：0.981MPa(二) 設(shè)計內(nèi)容1. 設(shè)計說明書及計算書設(shè)計說明書包括：1) 設(shè)計任務(wù)（課題組及個人）2) 設(shè)計指導(dǎo)思想3) 設(shè)計過程4) 設(shè)計完成情況及需說明事項(xiàng)計算書包括：1) 氨氧化工序工藝計算（確定氨用量、空氣用量、補(bǔ)充空氣用量、副產(chǎn)蒸汽量等）2) 氨氧化反應(yīng)催化劑鉑網(wǎng)計算3) 氧化爐設(shè)計計算4) 各自設(shè)計部分計算 2. 氧化爐工藝設(shè)計，確定氧化爐的主要工藝參數(shù)，繪出供設(shè)備設(shè)計專業(yè)用的氧化爐工藝設(shè)計計算圖。3. 繪制

3、1萬噸100% HNO3/年帶控制點(diǎn)工藝流程圖，綜合個組員的單獨(dú)承檢設(shè)計結(jié)果進(jìn)行繪制。4. 繪制氨氧化工序平面布置圖。5. 氨-空氣混合氣過濾器的工藝設(shè)計及附屬管道，計繪出設(shè)備簡圖，繪出主要工藝參數(shù)及尺寸；確定工藝管道、管徑、材質(zhì)，選定閥門型號、規(guī)格；就控制點(diǎn)及儀表設(shè)置提出要求。二. 設(shè)計說明書(一) 概述硝酸是基本化學(xué)工業(yè)中最重要產(chǎn)品之一，既是氨加工的重要產(chǎn)品又是化學(xué)工業(yè)、軍工某些產(chǎn)品的原料，各種酸中產(chǎn)量僅次于硫酸而居于第二位。硝酸用于制造肥料（氮磷鉀復(fù)肥）、硝酸鹽（如NaNO3）,還可用于染工業(yè)（苯胺）、軍事工業(yè)（TNT），此外，在冶金、醫(yī)藥、塑料工業(yè)廣泛應(yīng)用。設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計

4、 算 及 說 明計算結(jié)果 硝酸制法曾有硝石法（用濃H2SO4分解硝石）和電弧法（直接固定大氣中氮的方法）。目前，工業(yè)硝酸都是以氨為原料采用氨的接觸氧化法生產(chǎn)，氨氧化工序化學(xué)反應(yīng)為：4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + 216.7kcal原料采用氨和空氣、氨-空氣混合物的氨濃度大于14%，具有爆炸危險，當(dāng)氨-空氣混合氣中氧氨比在1.72（即NH3百分含量在9.511.5%）最為適宜。既防止爆炸，又保持較高氨氧化率。由于副反應(yīng)平衡常數(shù)較大，為了阻止副反應(yīng)進(jìn)行選擇鉑銠合金作為催化劑，加速氨氧化反應(yīng)進(jìn)行。氨氧化反應(yīng)應(yīng)保證有較高的氧化率NH3，同時應(yīng)有盡可能高的生產(chǎn)強(qiáng)度，相應(yīng)地反應(yīng)溫度常壓

5、下取760840較為適宜，用三四層鉑網(wǎng)。鉑網(wǎng)對空氣和氨中的灰塵、鐵銹、油污及有害氣體敏感，易中毒，所以在進(jìn)行氧化前需要加以凈制，整個氨氧化過程分為四部分： 空氣和氨凈化 空氣和氨混合、凈制 氨氧化反應(yīng) 反應(yīng)熱利用。 具體過程如下：空氣經(jīng)空氣過濾器過濾，并經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓升溫后到混合器。氨氣經(jīng)氨蒸發(fā)器蒸發(fā)除去液氨，經(jīng)過濾器除塵，進(jìn)入混合器，氨和空氣混合均勻，混合氣體進(jìn)入素瓷過濾器進(jìn)一步除去灰塵等機(jī)械雜質(zhì)，后進(jìn)入氧化爐，反應(yīng)生成氣體經(jīng)廢熱鍋爐回收熱能后去吸收系統(tǒng)。為防止氣體被鐵銹所沾住，從氣體進(jìn)口到氧化爐入口的全部管線用鋁或鎳鉻鋼等材料制成。(二) 設(shè)計意義和設(shè)計步驟1. 設(shè)計意義鞏固所學(xué)理論知識，將理

6、論和實(shí)際有機(jī)結(jié)合，提高分析問題，解決問題的能力。2. 設(shè)計步驟分為四個步驟，先進(jìn)行理論知識學(xué)習(xí)，再到廠里現(xiàn)場實(shí)習(xí)，看設(shè)備抄錄數(shù)據(jù)，收集圖書、資料，然后開始搞畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計首先從工藝計算開始，然后進(jìn)行氧化爐、素瓷過濾器、流程圖、平面布置設(shè)計和繪圖，最后編制設(shè)計說明書、計算書和總結(jié)。設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果(三) 設(shè)計指導(dǎo)思想1. 可行性。設(shè)計方案是可行的，可以投資建設(shè)并進(jìn)行生產(chǎn)2. 先進(jìn)性。采用先進(jìn)設(shè)備、材料，使工藝過程較先進(jìn)、完善。經(jīng)濟(jì)性。有效利用反應(yīng)熱，減少材料成本。(四) 設(shè)計特點(diǎn)（設(shè)計構(gòu)思）本設(shè)計的圖紙包括：1.氧化爐設(shè)備簡圖 2.素瓷過濾器設(shè)備簡圖 3.

7、帶控制點(diǎn)工藝流程圖 4.氨氧化工序平面布置圖1. 氧化爐設(shè)備簡圖本設(shè)計選擇含銠鈀3.54.0%的鉑銠鈀合金作為催化劑。因?yàn)殂K銠鈀合金活性高，機(jī)械強(qiáng)度大，而且鉑損失少，將其拉成絲，織成網(wǎng)，這樣在鉑用量較少情況下，獲得較大接觸表面積，且再生及回收方便，還使氧化爐構(gòu)造簡單，鉑價格較貴，在鉑網(wǎng)下置一張鉑網(wǎng)，用以回收鉑。1) 結(jié)構(gòu) 氧化爐是氨氧化部分主要設(shè)備，氨氧化率高低與氧化爐結(jié)構(gòu)有關(guān)。 本設(shè)計采用由上、下兩個圓錐體和中間一個圓柱體組成氧化爐。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：使氧和空氣混合氣能在鉑網(wǎng)的整個截面上均勻通過，保持最大接觸面積下盡可能縮小體積，減小熱損失，結(jié)構(gòu)簡單，易于拆卸，流體阻力小。氧化爐采用從上向下型

8、式（混合氣通過方向由上向下），這樣在下錐體內(nèi)采用耐火混凝土，減少熱損失；氣流方向與鉑網(wǎng)重力方向一致，可減少網(wǎng)振動，降低鉑損失，保證使用期限。2) 材料 上錐體和上圓柱體和內(nèi)部構(gòu)體用耐熱不銹鋼制成。不采用普通碳素鋼，是因?yàn)槠胀ㄌ妓劁撛诟g介質(zhì)存在下易生銹，鐵銹粉末被氣流帶到鉑網(wǎng)上，會使鉑網(wǎng)中毒，失去活性，使氧化率降低，而且普碳鋼會加速氨分解或使氨過早氧化成氮。普碳鋼耐熱性能也不如耐熱不銹鋼，下圓錐體和下圓柱體用普碳鋼制成，內(nèi)襯石棉板和耐火混凝土，以減少熱損失，且防止外層碳鋼生銹。上下圓柱筒體之間用設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果耐熱不銹鋼法蘭連接。3) 部件作用 設(shè)置托圈，將

9、鉑網(wǎng)托起，并在法蘭和法蘭間夾有壓圈，以夾緊鉑網(wǎng)，為了防止鉑網(wǎng)在氣流和高溫下下垂變形，在網(wǎng)的下面繃緊一些不銹鋼鋼條（格柵）支持鉑網(wǎng)，在格柵下設(shè)置蓖楔將格柵撐住，由于反應(yīng)溫度高，氣體膨脹有嘯叫聲，在下椎體內(nèi)的孔板上堆放一些填料（瓷拉西環(huán)），消除噪音并起氣體分部作用。圓錐體上裝有三個視鏡，用來觀察網(wǎng)灼燒時的顏色以判斷溫度高低及網(wǎng)是否受熱均勻。上圓柱體上有一正對著鉑網(wǎng)中心的點(diǎn)火孔，作為開工時在此伸入點(diǎn)火器之用。鉑網(wǎng)以上有一分析氨的取樣口，下有一分析一氧化氮的取樣口，分析后可求出氧化率。下圓柱體上有測溫管口，用來插入熱電偶，進(jìn)行按自動調(diào)節(jié)和溫度指示。4) 數(shù)據(jù)說明 氧化爐進(jìn)出口管管徑，上、下圓錐體高度鉑

10、網(wǎng)直徑是計算得出的（具體計算見P12-P14的“六七”兩部分）。 氧化爐規(guī)格是查資料選取的。 爐體壁厚、石棉板厚、法蘭、螺栓、螺母規(guī)格、格柵、托圈、孔板、支座尺寸等圖上未算明的尺寸、規(guī)格、材料由設(shè)備專業(yè)人員確定。 管徑，上、下椎體高度，氧化爐直徑，取樣口伸入內(nèi)長度、各管口伸出長度、耐火混凝土厚是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 說明本圖是設(shè)計簡圖，供設(shè)備專業(yè)人員用。2. 素瓷過濾器設(shè)計簡圖 素瓷過濾器可將流程前面的凈化部分沒有除去的混合氣中的極小的灰塵截留住，從而延長了鉑網(wǎng)再生周期，保證鉑網(wǎng)使用期限，使鉑網(wǎng)從連續(xù)生產(chǎn)20天延長到180天。 氨-空氣混合氣從下部進(jìn)入素瓷過濾器，經(jīng)過一些底部封閉的豎直放置的多孔性陶瓷管

11、（素瓷管），除去灰塵，從而達(dá)到進(jìn)一步凈化目的。1) 結(jié)構(gòu)、材料、部件 上部有圓錐殼體，中部為圓筒體，下部為橢圓體設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果封頭。圓錐殼體可使來混合均勻的混合氣混合部分充分，提高氧化率，避免某些點(diǎn)上氨濃度過高或不足，圓柱筒體中部設(shè)置法蘭，法蘭之間夾有管板，管板上開孔，將素瓷管垂直插入。素瓷管以上的殼體為碳鋼，內(nèi)襯不銹鋼。若采用碳鋼會生銹，鐵銹會使鉑網(wǎng)中毒，采用鋁強(qiáng)度低，只采用不銹鋼，不僅厚度大、成本高，而且機(jī)械性能也不如碳鋼內(nèi)襯不銹鋼。下部殼體采用碳鋼，內(nèi)部作防腐處理。設(shè)置人孔，用于制造時安裝素瓷管和停車時清洗素瓷管之用?？紤]到管板因素瓷管重力而向下彎曲

12、，以及安裝、停車檢修時工人要站在管板上，因此在管板下設(shè)置加固板。若流體流量大、壓力大會使素瓷管被頂起，素瓷管凸像與管板咬合不緊時氣體會短路，為防止這些情況發(fā)生，在管板上加上一壓板。素瓷管隨著灰塵積累，阻力會增大，此時需清洗。因此在素瓷管的上下殼體設(shè)有壓力計管口，裝上一壓力計，顯示素瓷管阻力（圖中未畫出）。2) 數(shù)據(jù)說明 進(jìn)出口管徑（368和 578），由計算得出（具體計算見P14-P15的“八” ）。 素瓷管規(guī)格，素瓷過濾器直徑由資料得到（50/30，=762,268根）（1400） 人孔、法蘭、管板、加固板、壓板、支座尺寸、襯板厚、殼體厚等圖中未標(biāo)注的尺寸、規(guī)格材料由設(shè)備專業(yè)人員給定。3.

13、流程圖綜合各組員設(shè)計結(jié)果繪制而成。流程簡述如下： 空氣空氣過濾器 風(fēng)機(jī) 混合器 氨氣 氨蒸發(fā)器 氨過濾器 素瓷過濾器氧化爐廢熱鍋爐1) 各設(shè)備作用由于鉑網(wǎng)對雜質(zhì)很敏感，易中毒，空氣中含有的灰塵和氨氣中可能帶來的鐵粉等機(jī)械雜質(zhì)遮蓋在鉑網(wǎng)表面，會造成中毒，有油污，也會降低活性，所以需要將空氣和氨加以凈化設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果裝有粗毛呢裝的空氣過濾室、氨過濾器分別將空氣和氨凈化，風(fēng)機(jī)使空氣加壓升溫。氨蒸發(fā)器將液氨蒸發(fā)，避免氨氣帶液造成反應(yīng)溫度升高現(xiàn)象發(fā)生氨-空氣混合器使氨-空氣混合均勻，避免反應(yīng)時接觸區(qū)某些點(diǎn)上氨濃度過高而另一些點(diǎn)氨不足，而造成氧化率降低。 素瓷過濾器使

14、混合氣中的小灰塵被截留。 氧化爐是氨氧化的反應(yīng)設(shè)備。 廢熱鍋爐則是熱量回收裝置，是反應(yīng)后的氣體降溫后去吸收系統(tǒng)。汽包是與廢熱鍋爐配套使用，產(chǎn)生蒸汽的。2) 閥門設(shè)置（特殊閥門說明） 風(fēng)機(jī)出口處放置此閥，防止氣體倒吹而使鉑網(wǎng)被掀起，軟水進(jìn)出口處，則是防止供水水壓突然下降時爐水、汽倒流，鍋爐被燒干。 設(shè)置了氨氣自動調(diào)節(jié)閥、軟水自動調(diào)節(jié)閥、電磁閥氧化爐反應(yīng)溫度升高，氨自調(diào)閥調(diào)節(jié)氨量，防止爆炸。斷電時，電磁閥自動切斷，防止氨百分含量過高，引起爆炸汽包液位變化時，軟水自調(diào)閥調(diào)節(jié)供水量。 安全閥。汽包上采用。汽包壓力計升高超過允許值時，閥門自動開啟，起到超壓保護(hù)作用。 疏水閥。氨蒸發(fā)器的排冷凝水管線上自動

15、排泄蒸發(fā)器中產(chǎn)生的凝結(jié)水，同時阻止蒸汽逸出。 放空閥。鼓風(fēng)機(jī)出口、汽包、電磁閥附近起到泄壓作用。 放空閥、蒸發(fā)管道閥門采用閘閥。 副線閥。自動閥出故障或檢修時用調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)氣量。3) 控制點(diǎn)設(shè)置 流量計?？諝饬髁?、氨氣量、二次空氣、蒸汽便于生產(chǎn)操作。 壓力計?？諝狻睔?、蒸汽、軟水、汽包?？諝狻睔?、軟水：便于生產(chǎn)操作控制。蒸汽、汽包：保護(hù)設(shè)備，防止爆炸。 溫度計。反應(yīng)器溫度、反應(yīng)溫度。反應(yīng)溫度：控制氨量。 壓差計。素瓷管阻力。設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果 取樣。反應(yīng)前后氣體，鍋爐排污。分析反應(yīng)前后氣體，可知氧化爐。分析鍋爐排放污水，可以了解鍋爐水質(zhì)情況，并加以控制。 液

16、位計。汽包上采用。素瓷過濾器只有一壓差計，通過測量素瓷管阻力，從而判斷是否該清洗。4) 說明 氨氣、軟水以及加熱鍋爐用的蒸汽是由外而供應(yīng)的。 二次空氣、副產(chǎn)蒸汽是供出的。 素瓷過濾器及附屬管道上的儀表要求：儀表編號名稱介質(zhì)儀表測量范圍數(shù)量Pd101素瓷管阻力NH3-airU型管壓差計0600mmHg1T102混合氣溫度NH3-air熱電偶14. 平面布置圖平面布置圖是根據(jù)流程圖、設(shè)備外行尺寸、管道過接等等繪制而成的。1) 平面布置圖大約情況廠房分兩層：一層的右邊為空氣過濾室，左邊靠的是風(fēng)機(jī)房。鼓風(fēng)崗位操作室設(shè)備置在風(fēng)機(jī)房的左邊，氨蒸發(fā)器、氨過濾器設(shè)在廠房外，混合器在設(shè)在廠房里，與氨過濾器同軸線

17、。二層：混合器的正上方為素瓷過濾器，同水平線上，設(shè)置氧化爐的進(jìn)氣管，前方為汽包，氧化操作室和鉑網(wǎng)再生室在二層右側(cè)。2) 設(shè)計特點(diǎn) 廠房外形采用長方形，便于布置，節(jié)約用地，有利于縮短管線，易于安排交通出入口。 設(shè)備布置時考慮到工藝流程順序，保證水平方向和垂直方向連續(xù)性。如混合器正上方就是讀瓷過濾器，氧化爐與廢熱鍋爐也是如此。 操作維修方便，將氧化操作室、鉑網(wǎng)再生室與氧化爐設(shè)在同一層樓。 設(shè)備布置時考慮到有足夠的操作，通行及檢修需要的位置。如氧化爐與素瓷過濾器的間距取3m。設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果 盡可能縮小設(shè)備間管線，將風(fēng)機(jī)房、氨過濾器設(shè)在混合器旁，素瓷過濾器與氧化爐

18、在同一水平線上，氧化爐出口正對廢熱鍋爐進(jìn)氣口。設(shè)備間距及設(shè)備與墻距離考慮到安全可靠性，風(fēng)機(jī)離墻2m多，而風(fēng)機(jī)軸間距為4m。3) 說明本圖未畫出樓梯、門窗等輔助設(shè)施。本圖緊供土建人員使用。設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果一、原料氣計算 一、 原料氣計算1. 每噸100%HNO3需NH3的量 10001.0088292.32kg/ T100%HNO317.20kmol/ T100%HNO3385.25Nm3/ T100%HNO3按照反應(yīng) NH3 + 2O2 HNO3 + H2O取氧化率96.5%、吸收率96.5%2. 小時產(chǎn)酸量：設(shè)年生產(chǎn)能力為20000T100%HNO3年工作

19、日取300天=2000030024=2.78T/h3. 小時耗氨量：292.322.78 = 812kg/h =47.764kmol/h= 1069.92Nm34. 氧化空氣用量：假設(shè)氨空氣混合氣中氨含量為11.4（體積），則每小時空氣消耗量：7.764(100-11.4)/11.4=371.21kmol =8315.29Nm3其中O2 371.210.209 =77.60kmol =1737.85Nm3N 2 371.210.791 =293.62 kmol=6577.25 Nm3由氣象資料知：空氣年平均溫度15.40 平均相對溫度76平均氣壓：1015.4毫巴=761.6mmHgPH2O=

20、13.1376=9.979mmHg 空氣中水含量：371.21=4.928kmol=110.396Nm3實(shí)際空氣量：371.21+4.928=376.1387kmol=8425.49Nm3 5. 原料氣組成列表質(zhì)量（kg）千摩爾(kmol)體積(Nm3)體積百分?jǐn)?shù)(V%)NH3811.9847.7641069.91311.26O22483.277.601738.2418.305N28221.36293.626577.0869.264H2O88.7044.928110.3871.162合計11605.244423.9129495.620100每噸100%HNO3需NH3的量292.32 kg/

21、T100%HNO3小時產(chǎn)酸量：2.78T/h小時耗氨量：47.764kmol/h空氣中水含量：4.928kmol實(shí)際空氣量：8425.49kmol設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果二、物料衡算三、熱量衡算二、物料衡算 氧化率取96.5 氨氧化后氣體成分按以下反應(yīng)式計算：4NH3 5O24NO6H2O (1) 4NH3 3O22NO6H2O (2) 各種氣體生成量：NO：47.7640.965 = 46.092kmolN2：47.764（1-0.965）0.5= 0.8358 kmol總氨量293.62+0.8358= 294.50 kmolH2O：47.7641.5 = 71

22、.646 kmol +4.928=76.574kmol 在上述反應(yīng)中氧用量分別為：用于(1)式生成NO的反應(yīng)：47.7640.9655/4 = 57.615kmol用于(2)式生成的反應(yīng)：47.764(1-0.965)3/4 =1.30 kmol 余氧量 77.60-57.615-1.30 = 19.0 kmol 氨氧化后氣體成分列表：質(zhì)量(kg)千摩爾數(shù)(kmol)體積(Nm3)體積百分?jǐn)?shù)(V%)NO1382.7646.0921032.4610.5O260819.0425.64.3N28246294.506596.867.5H2O1378.33276.5741715.25717.6合計116

23、15.092436.1669770.12100三、熱量衡算4NH3+5O2 = 4NO+6H2O+216700kcal 4NH33O2 = 2N26H2O303100 kcal 1. 反應(yīng)熱Q1 : 第一個反應(yīng)放出熱量Q1 : Q1 =216700/447.7640. 965= 2.50106kcal 第二個反應(yīng)放出熱量Q1: Q1=303100/447.764(1-0.965)=1.27105 kcal Q1=Q1+Q1= 2.627106kcal2. 混合氣帶入熱查表大氣壓下，氣體與蒸汽的平均克分子容：O210-6t2(01700)N210-6 t2 (01700)NH310-6 t2(0

24、1000)余氧量：19 kmol反應(yīng)熱Q1 : 2.627106kcal設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果10-6 t2(01200)H210-6 t2(01700)假定空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)后溫度為t 2:空氣風(fēng)機(jī)壓縮空氣0.0154bar(1.035kgf/cm2) 1.9kgf/cm2 15.4 t=? 絕熱壓縮過程：r=1.4 T2=T1(P2 /P1 )(r-1)/r=343K即：t2=70氨氣初溫：取25 O2 ,N 2, H 2O (g) 在070，NH3在025范圍內(nèi)平均熱容分別為：O2:7.033 N2:6.827 H2O:7.868 NH3:8.6561) 空氣帶入熱

25、Q2 Q2=(nO2cO2+nN2cN2+nH2OcH2O)t=(77.607.033+293.626.827+4.9287.868)70 =1.812105kcal2) 氨氣帶入熱Q2Q2= nNH3 CNH3TNH3 =47.7648.65625=1.034104 kcalQ2= Q2+ Q2=1.915105kcal3. 反應(yīng)氣帶出Q3,假定溫度為 t 。各氣體成分帶出熱如下：NO:46.092 (6.87+0.001051t-0.204 10-6t2 )tO2 19.010-6t2)t N2 :294.50 (6.771+0.000815t-0.115 10-6t2)t H2O:76.

26、574(7.76+0.001548t-0.114 10-6t2)t總計 Q3 =3037t+0.4394t2 -5.68810 -5t 3 4. 熱損失Q4 ,假定熱損失為3%；Q4=0.03Q3 5. 熱平衡計算 Q入Q出 即Q1+ Q2= Q3 + Q4 6. 帶入數(shù)據(jù)得：2.82106 = 3128t+0.426t2 -5.85910 -5 t 3 試差法得：t=827 反應(yīng)后氣體溫度為821 空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)后溫度為t 2=70空氣帶入熱Q2：1.812105kcal反應(yīng)后氣體溫度為821設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果四、 補(bǔ)充空氣計算四、補(bǔ)充空氣計算：按下列反應(yīng)進(jìn)行的

27、吸收（包括反應(yīng)放出 NO 的再氧化） NO+0.75O2+0.5H2O=HNO3 小時產(chǎn)酸：2.78T 酸吸收率：92% 總吸收率：96.5% 堿吸收率：56.5%其中產(chǎn)稀HNO3:2.7892%/96.5% = 2.65T=42.06kmol 堿吸收硝鹽折成酸：2.78-2.65=0.13T按反應(yīng)式計算；需O2:42.06 0.75=31.545kmol補(bǔ)充O2:12.545-19.0=12.545kmol 補(bǔ)充O2 帶入N2 ：12.5450.791/0.20 9=47.48kmol 尾氣中O2濃度控制，以最后一個吸收塔出氣O2的體積百分含量計，一般控制3%5%，取4%計算。 尾氣壓力：設(shè)

28、計壓力-阻力損失=1.9-0.3=1.6kgf/ cm2 尾氣溫度30，PsH2O =31.82mmHg 尾氣中含水量= 31.82 /（735.61.6）=2.704% 假設(shè)尾氣為 xkmol X=余NO+余H2O+余N2+ 補(bǔ)充O2帶入N2 + 余O2 + 余O2帶入N2=(46.092-42.06)x 2.704%+294.50+47.48+x 4% x4% ( 0.791 /0.209) 解得：x=442.697kmol酸吸收塔尾氣組成列表：質(zhì)量(kg)千摩爾數(shù)(kmol)體積(Nm3)體積百分?jǐn)?shù)(V%)NO120.964.03290.320.009O256.67217.71396.7

29、040.040H2O215.4611.97268.130.027N211451.58408.9859161.260.923合計12354.72442.6979916.4211. 尾氣含氮量= 100%=0.4569%2. 二次空氣量： N 2: 408.985-294.50=114.5kmol O2 : 114.5(0.209/0.791)=30.253kmol H2O: ( 114.5+30.253)9.979/(761.5-9.979)=1.922kmol 尾氣為：442.697kmol尾氣含氮量：0.4569%設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果五、 副產(chǎn)蒸汽量六、 催化

30、劑鉑網(wǎng)計算： 二次空氣量為：114.5+30.253+1.922=146.675kmol=3285.52Nm3 加入空氣總量為：實(shí)際空氣量二次空氣量 = 376.138+3285.52=3661.658kmol=82021.13Nm3五.、副產(chǎn)蒸汽量：氣體進(jìn)入廢熱鍋爐的溫度為821，冷卻溫度為230。 NO=6.87+0.001051827-0.204 10-6t2 =7.73 O2=6.953+0.001163827-0.257 10-6t2 =7.91 N2=6.771+0.000815827-0.11510-6t2 =7.44 H2O=7.76+0.001548827-0.11410-6

31、t2 =9.04 NO : 7.73 O2 :7.91 N2:7.44 H2O :9.04 氣體帶入熱量Q1: Q1=(nNOCNO+nO2cO2+nN2CN2+nO2CO2)t1 =(46.0927.73+19.07.91+294.507.44+76.5749.04)827 =2.8010 6 kcal 氣體中各個成分在0230的平均熱容為 ： NO :7.101 O2 :7.207 N2 :6.952 H2O:8.110 氣體帶出熱量 Q 2 = ( 46.092 7.101+ 19.07.207+294.506.952+76.5748.110) 230=7.2105kcal 除5%熱損失

32、外，由于產(chǎn)生蒸汽的熱量為：Q3=0.95(Q1-Q2) =0.95(2.73106-0.72106)=2.01106kcal 獲得蒸汽壓力為10 kg/Cm2 的蒸汽（焓為664.4kcal/kg溫度為179） 水蒸汽的發(fā)生量= 2.01106/664.4 = 3030kg六、 催化劑鉑網(wǎng)計算： 鉑網(wǎng)規(guī)格參數(shù)如下： 絲徑dcm孔徑n孔/cm2絲數(shù)絲/cm2比表面積sM2/ m2單位截面積（以網(wǎng)重計） g/m20.0091024321.8090.0875加入空氣總量：3661.658kmol氣體帶入熱量Q1:2.8010 6 kcal氣體帶出熱量 Q 2：7.2105kcal 蒸汽的熱量Q3：2

33、.01106kcal水蒸汽的發(fā)生量：3030kg設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果七、氧化爐部分計算取燃氨強(qiáng)度A=700kgNm3/m2.天 A=G24/msS G代表每小時處理量取兩臺爐子,每臺爐子3層。 M=3 式中：G=811.98/2=405.99kgNm3/h 求得：S=2.3199m2 鉑網(wǎng)有效直徑：D= 全部鉑網(wǎng)的中重:G=0.0875 104 62.3199=12179.475g 實(shí)際鉑網(wǎng)直徑比有效直徑大20mm 鉑網(wǎng)直徑取2750mm接觸時間： P=1.9kg/cm2 =1.1m Sdp273(1-1.57dn1/2)/(100VoT)=1.162.3199

34、0.0091.9273(1-1.570.009321/2)/10012340.92/3600(827+273)=1.6774610-4 s七. 氧化爐部分計算：1、 反應(yīng)氣進(jìn)口管： 由前面的工藝計算知： VO=12340.92Nm3 其中O2 :77.60kmol N2 :293.62kmol H2 O:4.928kmol NH3:47.764kmol 混合氣帶入熱Q=1.915105kcal 設(shè)混合后溫度為t,熱量平衡： 1.915105 =77.6010-6t2 )t+293.62(6.771+0.000815t-0.115 10-6t2 ) t +4.928 (7.76+0.001548

35、t-0.114 10-6t2 ) t +47.764 (8.554+0.0041t-0.588 10-6t2 ) t 即: 1.915105=2974.47t +0.553t2-6.8508 10-5t3 求得：t=63.6 相應(yīng)溫度、壓力下的氣體流量：VS=41363/h=1.150m3/s 取u =12m/s 12d2=1.150 m3/s d=0.349m鉑網(wǎng)直徑：2750mm接觸時間：2.29210-4 s反應(yīng)氣進(jìn)口管混合后溫度為t=63.6進(jìn)口管選取無縫不銹鋼管 2738設(shè)計計算說明書設(shè)計計算內(nèi)容計 算 及 說 明計算結(jié)果八、 素瓷過濾器部分計算選取無縫不銹鋼管 36892、 出口管

36、 反應(yīng)后氣體：Vo=8042.136 Nm 3 t=827 p=1.9kg/cm2VS= = 1.7617104 m 3/h =4.8936 m 3/s取u=20m/s 20d2=4.893 d=0.5582m 選取無縫鋼管57893. 圓錐體高度 h1 = =1704mm h2 = =1579mm八、 素瓷過濾器部分計算：1、 進(jìn)出口管徑：年產(chǎn)一萬噸100%HNO3裝置， 混和氣：Vo=8042.136Nm3 其中:NH3 :47.764kmol O2 :77.60kmolN2 :293.62kmol H2O :4.928kmol P設(shè) =1.9kg/cm2tair=70 t NH3 =25 混合氣中各成分平均熱容： 70：O2 :7.033 N2 : 6.827 H2O:7.86825：NH3 :8.65