年產(chǎn)20萬噸合成氨廠工藝設(shè)計(jì)及論大學(xué)生寫作能力

PAGEIVPAGEI年產(chǎn)20萬噸合成氨廠工藝設(shè)計(jì)摘要氨的工業(yè)生產(chǎn)主要是利用氮?dú)夂蜌錃馔ㄟ^催化劑的催化而得到。本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)20萬噸合成氨廠的工藝設(shè)計(jì)，但由于合成氨的整個(gè)生產(chǎn)工藝較長，細(xì)節(jié)問題較多，鑒于設(shè)計(jì)時(shí)間的緊迫，本設(shè)計(jì)主要對(duì)合成氨的主要工段——合成工段進(jìn)行了工藝計(jì)算、設(shè)備選型，并繪制了全廠平面布置圖、合成氨工藝流程示意圖、合成工段帶控制點(diǎn)工藝流程圖、合成工段物料流程圖、合成車間的立面圖和平面圖。關(guān)鍵詞：氨，催化劑，工藝，圖AmmoniaPlantProcessofTheTechnologicalDesignof200,000tAmmoniaPerYearABSTRACTTheindustrialproductionofammoniaisusedmainlynitrogenandhydrogenthroughthecatalysttobeobtained.Thedesignoftheannualoutputof200,000tonsofsyntheticammoniaplantprocessdesign,butbecauseoftheammoniaproductionprocessislonger,moredetails,inviewoftheurgencyofthedesigntime.Themaindesignofthemainsectionofammonia-synthesissectionofthetechnology,equipmentselection,andthemappingoftheentireplantlayoutmapAmmoniaProcessChart,SynthesisProcesscontrolpointwiththeprocessflowchartSynthesisProcessflowchartmaterials,syntheticworkshopelevationandfloorplans.KEYWORDS:ammonia，catalyst，technology，chartPAGEIII目錄摘要 IABSTRACT II1工程設(shè)計(jì)背景與發(fā)展?fàn)顩r 11.1工程設(shè)計(jì)的背景 11.2我國合成氨產(chǎn)業(yè)概況 11.3我國合成氨需求現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)規(guī)模 12工程設(shè)計(jì)條件與總平面布置 32.1工程設(shè)計(jì)條件 32.1.1原材料及輔助物料的資源條件 32.1.2公用工程概述 32.1.3勞動(dòng)力資源條件 32.2總平面布置 32.2.1總平面布置的基本原則 32.2.2總平面布置概述 43化工工藝設(shè)計(jì) 73.1車間組成概述 73.2車間生產(chǎn)綜合敘述 73.2.1合成工段的概況及特點(diǎn) 73.2.2工作制度 73.2.3產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn) 83.2.4工藝流程敘述 84合成工段的工藝計(jì)算及設(shè)備選型 104.1合成工段設(shè)計(jì)要求 104.2合成工段物料衡算圖 104.3.1物料衡算 114.3.2熱量衡算 244.3.3主要設(shè)備的計(jì)算 314.3.4主要設(shè)備型號(hào)一覽表 455安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù) 465.1環(huán)境保護(hù)與綜合利用 465.2勞動(dòng)安全衛(wèi)生 46致謝 48參考文獻(xiàn) 49PAGE50陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE1年產(chǎn)20萬噸合成氨工廠工藝設(shè)計(jì) 1工程設(shè)計(jì)背景與發(fā)展?fàn)顩r1.1工程設(shè)計(jì)的背景合成氨是化學(xué)工業(yè)中的一種重要的基礎(chǔ)原料。它主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料，氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的12％。硝酸、各種含氮的無機(jī)鹽及有機(jī)中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料；液氨常用作制冷劑。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，對(duì)于氨的需求是一直呈上升趨勢。目前我國合成氨工業(yè)主要朝著降低能耗、降低投資、改善環(huán)保條件、開發(fā)新原料和裝置的超大型化發(fā)展。合成氨以天然氣為原料的工業(yè)生產(chǎn)以二段蒸氣轉(zhuǎn)化法為主，該法具有技術(shù)成熟、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。1.2我國合成氨產(chǎn)業(yè)概況我國合成氨工業(yè)于20世紀(jì)30年代起步，最高年產(chǎn)量只有5萬噸。近些年來我國對(duì)化肥工業(yè)的重視，使合成氨工業(yè)有了較快的發(fā)展，1982年達(dá)到1021.9萬噸，成為世界產(chǎn)量最高的國家之一。但與國外相比，合成氨工業(yè)存在著生產(chǎn)規(guī)模不合理、品種結(jié)構(gòu)不合理和生產(chǎn)所用的原料結(jié)構(gòu)不合理等問題。1.3我國合成氨需求現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)規(guī)模我國合成氨主要是作為中間產(chǎn)品加工成尿素、硝銨、碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、磷酸一銨、磷酸二銨和硝酸磷肥等化學(xué)肥料；此外合成氨還大量用以生產(chǎn)硝酸、純堿、丙烯腈、己內(nèi)酰胺和甲胺等化工產(chǎn)品。隨著這些化工產(chǎn)品需求的快速增長，工業(yè)用氨的消費(fèi)比例不斷增長，其增長速度高于化學(xué)肥料對(duì)合成氨需求的增速。下表就是近年來我國合成氨消費(fèi)增長和供求情況：表1-1我國合成氨消費(fèi)增長和供求情況萬t年份產(chǎn)量進(jìn)口量出口量表觀消費(fèi)量19952764.750.020.022764.7520213363.700.000.003363.7020214222.206.290.004228.49年均增長率/%4.8289.450.004.83從上表可以看出，我國對(duì)合成氨的需求一直穩(wěn)定增長，針對(duì)我過合成氨產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，在我國建立大型的合成氨廠是很有必要也是很有前途的；因此，設(shè)計(jì)的合成氨廠的規(guī)模定為年產(chǎn)20萬噸合成氨。2工程設(shè)計(jì)條件與總平面布置2.1工程設(shè)計(jì)條件2.1.1原材料及輔助物料的資源條件本設(shè)計(jì)中主要原料是天然氣，而廠址將選在天然氣豐富的四川地區(qū)，因此原料的來源將是極為方便。2.1.2公用工程概述廠址選在四川某市的郊區(qū)，有可靠的供電網(wǎng)，輸、供電系統(tǒng)，附近有鐵路、國道，交通便利，另外在不遠(yuǎn)處有著一條河流，解決了水的難題。2.1.3勞動(dòng)力資源條件廠區(qū)所在的市內(nèi)有著數(shù)所高等院校，人力資源豐富。2.2總平面布置2.2.1總平面布置的基本原則（1）總平面布置首先必須滿足生產(chǎn)要求，以最大限度的保證生產(chǎn)作業(yè)線的連接、短捷、方便，從原料進(jìn)廠到成品出廠，整個(gè)流程必須符合生產(chǎn)工藝要求，力求做到流程線路暢通、連續(xù)、短捷、避免交叉進(jìn)行，使各種物料的輸送距離為最小。同時(shí)，應(yīng)將水電汽等公用工程耗量大的車間，盡量集中布置，以形成負(fù)荷中心與供應(yīng)來源靠近，使各種公用系統(tǒng)介質(zhì)的工程管線減少和輸送距離最短，達(dá)到節(jié)約能源。（2）要能夠充分結(jié)合場地優(yōu)勢、地位、地貌等有利條件，因地制宜，緊湊布置，節(jié)約土地，少占良田，少拆房屋，提高土地利用率。（3）大多數(shù)廠房，特別是主要生產(chǎn)車間的布置，應(yīng)考慮到日照方位和主導(dǎo)風(fēng)向，保證自然通風(fēng)，廠前區(qū)和防污染的車間放在上風(fēng)向，產(chǎn)生粉塵、煙、熱等的車間及易燃庫布置在下風(fēng)向。（4）各車間之間注意滿足防火、衛(wèi)生等國家安全規(guī)定，各種廠房按性質(zhì)分區(qū)集中。對(duì)易燃易爆的各類儲(chǔ)罐和有危險(xiǎn)性的庫房（油庫、危險(xiǎn)品庫），應(yīng)力求遠(yuǎn)離火源和人員往來集中地，一般應(yīng)布置在廠區(qū)邊緣，主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向以及地勢較低的地段。（5）人流、物流各行其道，路線短捷，避免交叉。（6）綜合管線統(tǒng)籌安排，防止干擾，力求管線短，拐彎少。（7）近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展相結(jié)合，主要生產(chǎn)車間留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地，輕化工工廠變化較快，綜合利用較廣，加工深度較深，大多數(shù)工藝流程更新快，這要求在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)留有較大的預(yù)留地，以滿足工廠發(fā)展變化的需要。（8）為保證平面圖具有建筑藝術(shù)性，廠房形狀要規(guī)則簡單，使道路徑直，廠房中心線保持垂直或平行。（9）采取各種措施，提高建筑系數(shù)和場地利用稀疏。建筑系數(shù)一般為25%～40%，場地利用系數(shù)一般為50%～60%，這是總平面設(shè)計(jì)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2.2.2總平面布置概述（1）生產(chǎn)區(qū)布置：由于合成氨的生產(chǎn)不適合于室內(nèi)生產(chǎn)，因此全部是露天式生產(chǎn)，各工段按流程的順序建設(shè)，本設(shè)計(jì)中呈U型。（2）輔助車間布置：以生產(chǎn)車間為中心，根據(jù)總平面布置原則，綜合各種因素對(duì)各個(gè)輔助車間布置如下：A維修車間：遠(yuǎn)離廠區(qū)前，降低噪音污染，在主力生產(chǎn)車間附近，便于設(shè)備維修。B鍋爐房：布置在用蒸汽較多的地方，且是主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。C變配電站：靠近電力負(fù)荷中心，縮短了電線路線，減少了投資，且在水處理車間的上風(fēng)向，煤堆場的平行風(fēng)向。D水處理車間：靠近負(fù)荷中心，處理每日生產(chǎn)車間所需的工業(yè)用水，并提供部分生活用水。（3）運(yùn)輸設(shè)備布置：車庫油庫均布置在主干道邊緣，道路設(shè)計(jì)為主力干道，寬10米，行道每邊各1米，車間引道4米，這樣有利于消防和道路的改造。（4）堆場和倉庫：布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，置于廠區(qū)邊緣，靠近主生產(chǎn)車間，且位于主力干道邊緣。這樣有利于原料或產(chǎn)品的進(jìn)廠和出廠，且有利于火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防車的順利到達(dá)出事地點(diǎn)。（5）行政管理機(jī)構(gòu)和福利區(qū)：辦公樓位于廠前區(qū)且位于主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向。（6）綠化和美化區(qū)：本廠的綠化包括生產(chǎn)區(qū)﹑福利區(qū)的綠化帶。既有專門的綠化區(qū)，也有環(huán)繞廠房及其他建筑物的綠化帶。綠化帶以草坪為主，路旁加種樹木。這樣，可使場區(qū)空氣得以凈化，噪音減小，美化和改善了環(huán)境的衛(wèi)生條件，使本廠的小環(huán)境﹑小氣候得以明顯改善。注：為了不妨礙管道的布置及消防的要求，各生產(chǎn)工段的周圍不設(shè)綠化帶。綜上所述，平面布置有以下幾個(gè)特點(diǎn)：A廠房建筑物的布置與生產(chǎn)工藝流程相適應(yīng)。原料﹑半成品和成品形成整個(gè)順序，盡量保證流水作業(yè)，避免逆行和交叉；B鍋爐房﹑水泵房﹑配電站等輔助車間盡量靠近其主要部門，以縮短期間距離，節(jié)省投資；C由前區(qū)到生產(chǎn)區(qū)主要干道，應(yīng)避免與主要運(yùn)輸?shù)缆方徊?；D盡量使大多數(shù)廠房向陽﹑背風(fēng)﹑避免瓦斯等，盡可能使各廠區(qū)有條件采用自然采光和自然通風(fēng)等；E按防火規(guī)范的要求，保證建筑物之間的距離，符合規(guī)定；F根據(jù)衛(wèi)生規(guī)范的要求，保證廠區(qū)內(nèi)衛(wèi)生符合規(guī)定；G根據(jù)環(huán)境發(fā)展的要求，生產(chǎn)區(qū)設(shè)在有廢渣處理系統(tǒng)﹑廢水處理系統(tǒng)﹑廢氣處理系統(tǒng)等設(shè)施；H考慮工廠今后的發(fā)展，在廠區(qū)留有建筑余地；I盡量做到以生產(chǎn)區(qū)為軸線，再考慮輔助車間﹑行政樓和道路的安排。另外，總平面布置圖右上方繪有風(fēng)向玫瑰圖，下方繪有明細(xì)表等。本圖采用1：500的比例。3化工工藝設(shè)計(jì)3.1車間組成概述本設(shè)計(jì)中合成氨的生產(chǎn)由轉(zhuǎn)化、變換、凈化、合成四個(gè)工段組成，由于合成氨的生產(chǎn)不適合室內(nèi)生產(chǎn)，因此生產(chǎn)在露天進(jìn)行。3.2車間生產(chǎn)綜合敘述3.2.1合成工段的概況及特點(diǎn)合成工段的主要任務(wù)是將精制的合成氣通過壓縮機(jī)壓縮到所需的壓力進(jìn)入合成塔內(nèi)進(jìn)行催化反應(yīng)生成產(chǎn)品氨。在合成工段起決定作用的是催化劑，催化劑的選擇將決定整個(gè)合成工段設(shè)計(jì)。目前國內(nèi)大多數(shù)采用的是鐵系催化劑，雖說這種催化劑的研究已達(dá)到了國際的領(lǐng)先水平，但仍不能使合成氨的生產(chǎn)真正的做到“低溫、低壓”下生產(chǎn)；因此，本設(shè)計(jì)中所采用的催化劑為釕系催化劑。釕系催化劑是近年來合成氨催化劑歷史上的一個(gè)突破，可以說是真正做到了“低溫、低壓”。另外，釕系催化劑的活性也比鐵系催化劑有了很大的提高。雖說釕系催化劑的成本要比鐵系催化劑要高很多，但從長遠(yuǎn)考慮，還是選擇釕系催化劑。3.2.2工作制度法定假日和星期假日采用輪換倒班制度，連續(xù)工作制(四班三運(yùn)轉(zhuǎn))：工作日=365—設(shè)備維修日=365－35=330(天)3.2.3產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)表3-1液氨產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格序號(hào)名稱規(guī)格國家標(biāo)準(zhǔn)備注等級(jí)組分含量1液氨一級(jí)品氨＞99.8GB356-65水和油＜0.22液氨二級(jí)品氨＞99.5GB356-65水和油＜0.5表3-2氨水產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格序號(hào)名稱規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)備注等級(jí)組分含量1農(nóng)業(yè)用氨水一級(jí)品氨＞20部標(biāo)HGI-88-64二級(jí)品氨＞18三級(jí)品氨＞152工業(yè)用氨水一級(jí)品氨＞25部標(biāo)HGI-88-64殘?jiān)?.3二級(jí)品氨＞20殘?jiān)?.3三級(jí)品氨＞20殘?jiān)?.53.2.4工藝流程敘述原料氣（天然氣）經(jīng)預(yù)熱、脫硫后，分成兩股，它們與蒸汽混合、再預(yù)熱后分別送到轉(zhuǎn)化換熱器（KRES）和絕熱自熱式轉(zhuǎn)化爐（ATR）。壓縮空氣與部分混合氣一起導(dǎo)入ATR進(jìn)口——專門設(shè)計(jì)的混合區(qū)。本流程使用過量的空氣，然后將過量的氮排出，這就不需要氧氣或富氧空氣,過量空氣的量根據(jù)最終優(yōu)化確定,約為化學(xué)計(jì)量的(40~60)%。一部分烴類在自熱式轉(zhuǎn)化爐中燃燒,釋放的熱供KRES裝置中剩余的烴類蒸汽轉(zhuǎn)化的需要。965℃的ATR流出物進(jìn)入KRES的殼側(cè),剩余的原料氣和蒸汽進(jìn)入KRES的管側(cè)。當(dāng)混合氣沿管子向下流時(shí)與傳統(tǒng)的蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑接觸，蒸汽轉(zhuǎn)化所需的熱由殼側(cè)氣體提供，殼側(cè)氣體是ATR流出物和KRES管側(cè)流出物的混合物，KRES管測出口溫度為870℃，混合物的溫度為925℃。KRES流出物溫度為645℃，經(jīng)蒸汽發(fā)生器冷卻到370℃后流到高、低變爐。出口氣經(jīng)冷卻送到二氧化碳脫除工藝，二氧化碳可以用已經(jīng)商業(yè)化的工藝除去。進(jìn)一步的凈化包括甲烷化、急冷和干燥。深冷凈化器對(duì)粗合成氣進(jìn)行最后的凈化，它由三個(gè)簡單的部分組成:進(jìn)出口換熱器、低速膨脹機(jī)及頂部有冷凝器的精餾塔。粗合成氣體進(jìn)入凈化器后首先在原料/流出物換熱器的頂部與凈化氣及凈化器廢氣換熱被冷卻，然后流過膨脹機(jī),膨脹機(jī)移去熱量以提供深冷裝置所需要的冷量。膨脹機(jī)流出物在換熱器底部進(jìn)一步冷卻并部分冷凝后進(jìn)入精餾塔。進(jìn)入精餾塔的全部甲烷、約60%的氬和多余的氮都作為廢物除去。部分精餾塔底部的液體減壓蒸發(fā)，先通過精餾塔頂部冷凝器殼側(cè)使塔形成回流然后與凈化器進(jìn)氣換熱，預(yù)熱后作為再生合成氣干燥器的廢氣，這廢氣最后作為工藝加熱器的燃料。合成氣也由凈化器進(jìn)氣預(yù)熱。經(jīng)過凈化的氣體壓縮到合成回路的壓力9.4MPa，進(jìn)入內(nèi)冷、熱壁、徑向合成塔進(jìn)行反應(yīng)，合成塔的第1床用傳統(tǒng)的催化劑，其余三床用釕催化劑。合成塔出口氣的熱量回收產(chǎn)高壓蒸汽，熱回收后的氣體中的氨使用組合式換熱器和冰機(jī)冷凝成為氨產(chǎn)品。因補(bǔ)充氣中惰性氣體的含量較低，合成回路的弛放氣量較少，除去氨后的弛放氣與干燥器的進(jìn)氣混合進(jìn)入工藝系統(tǒng)，因此不需要單獨(dú)的弛放氣回收裝置。凈化器的廢氣是前端過量的氮、氬、甲烷及合成回路弛放氣的最終弛放點(diǎn)。4合成工段的工藝計(jì)算及設(shè)備選型4.1合成工段設(shè)計(jì)要求年工作日：330天；系統(tǒng)工作壓力：9.4MPa練氣組成（％）：H274.812，N224.938，Ar0.25合成塔進(jìn)氣（％）：NH32.5，Ar16合成塔出氣（%）：NH3214.2合成工段物料衡算圖1——新鮮氣；14——弛放氣；16，17，19——液氨；其余各點(diǎn)為循環(huán)氣4.3合成工段的工藝計(jì)算4.3.1物料衡算（1）合成塔計(jì)算①合成塔入口氣組成：入塔氨含量：=2.500％；入塔氫含量：=2.5/3.5(1-0.025-0.16)x100％=58.214％；入塔氬含量：=16％；入塔氮含量：=(1-0.025-0.16-0.58214)x100％=23.286％。表4-1入塔氣組分含量（％）NH3ArH2N2小計(jì)2.50016.00058.21423.286100.000②合成塔出氣組成：以1000kmol入塔氣作為基準(zhǔn)求出塔氣組分由下式計(jì)算塔內(nèi)生成氨含量：出塔氣量=入塔氣量—生成氨含量=1-0.15289=0.84711Kmol出塔氨含量：=21.000％出塔氬含量：=1/0.84711×16%=18.888%出塔氫含量：=（0.58214-3/2×0.15289）/0.84711×100%=41.648% 出塔氮含量：表4-2出塔氣體組分含量（％）NH3ArH2N2小計(jì)21.00018.88841.64818.464100.000③合成率：=2x0.15289/［1×(1-0.16-0.025)］x100％=37.519％（2）氨分離器氣液平衡計(jì)算設(shè)氨分離器進(jìn)口氣液混合物F，進(jìn)口物料組分m（i）；分離氣相組分y（i），氣量V；分離液相組分x（i），液量L；其中進(jìn)口物料組分m（i）等于合成塔出口氣體組分，根據(jù)氣液平衡原理，以1Kmol進(jìn)口物料為計(jì)算基準(zhǔn)，即F=1Kmol。由氣液平衡原理：（1）（2）K（i）組分i平衡常數(shù)將（2）式代入（1）式得：（3）（4）液體組分（5）（6）氣體組分（7）已知分離器入口混合物組分m(i)表4-3入口混合物組分小計(jì)0.210000.188880.416480.184641.00000查t=-20℃,P=8.96MPa各組分平衡常數(shù)表4-4平衡常數(shù)KNH3KArKH2KN20.035200.000240.000270.000設(shè)代入(3)式中計(jì)算各組分溶解液量分離液體量=0.18143+0.00021+0.00039+0.00015=0.18218Kmol分離氣體量計(jì)算氣液比假定正確。分離液體組分含量液體中氨含量液體中氬含量液體中氫含量液體中氮含量氨分離器出口液體含量（%）表4-5氨分離器出口液體含量（%）NH3ArH2N2小計(jì)99.5880.1150.2140.083100.000分離氣體組分含量：氣體氨含量氣體氬含量氣體氫含量氣體氮含量氨分離器出口氣體含量（%）表4-6氨分離器出口氣體含量（%）NH3ArH2N2小計(jì)3.49323.07050.87822.559100.000（3）液氨儲(chǔ)罐氣液平衡計(jì)算液氨儲(chǔ)罐入口液體含量（%）表4-7液氨儲(chǔ)罐入口液體含量（%）小計(jì)99.5880.1150.2140.083100.000查得t=17℃P=1.568MPa平衡常數(shù)表4-8平衡常數(shù)KNH3KArKH2KN20.598540575620根據(jù)氣液平衡原理以液氨儲(chǔ)罐入口1Kmol液氨為計(jì)算基準(zhǔn)設(shè)代入上式得出口液體總量=0.99084+0.00021+0.00036+0.00013=0.99154Kmol放出氣體總量計(jì)算氣液比液氨儲(chǔ)罐出口液體含量（%）表4-9液氨儲(chǔ)罐出口液體含量（%）NH3ArH2N2小計(jì)99.9290.0210.0370.013100.000放出氣體組分含量由式計(jì)算液氨儲(chǔ)罐出口氣體含量（%）4-10液氨儲(chǔ)罐出口氣體含量（%）NH3ArH2N2小計(jì)59.57411.11121.0408.275100.000（4）液氨儲(chǔ)罐物料計(jì)算以液氨儲(chǔ)罐出口一噸液氨為基準(zhǔn)折標(biāo)計(jì)算液氨儲(chǔ)罐出口液體量其中:液氨儲(chǔ)罐出口氣體量其中:=1318.583+11.208=1329.791由物料平衡則進(jìn)口液體組分（5）合成系統(tǒng)物料衡算將整個(gè)合成系統(tǒng)看作一個(gè)系統(tǒng),進(jìn)入該系統(tǒng)的物料有新鮮補(bǔ)充氣體,離開該系統(tǒng)的物料有去深冷凈化裝置的回收氣,液氨儲(chǔ)罐弛放氣,產(chǎn)品液氨。由前面計(jì)算數(shù)據(jù)列入下表表4-11衡算表名稱NH3ArH2N2氣量補(bǔ)充氣--0.00250.748120.24938回收氣0.158550.202170.443590.19669弛放氣0.595740.111110.210400.0827511.208液氨0.999290.000210.000370.000131318.583入塔氣0.025000.160000.582140.23286出塔氣0.210000.188880.416480.18464根據(jù)物料平衡和元素組分平衡求，，，。循環(huán)回路中氫平衡（1）循環(huán)回路中氮平衡（2）循環(huán)回路中惰性氣體平衡（3）循環(huán)回路中氨平衡（4）循環(huán)回路中總物料平衡（5）將（1）式（2）式聯(lián)立（6）將（3）式（6）式聯(lián)立求解=27.173代入（6）式得=2684.659聯(lián)立（4）式和（5）式將，代入上式得解得：合成塔物料計(jì)算:入塔物料：其中：出塔物料：其中：合成塔生成氨含量：（6）物料計(jì)算匯總表表4-12物料計(jì)算匯總（1）補(bǔ)充新鮮氣%————————0.2506.712170.4857.61174.8122021.44751014.5542277.43524.938669.50017005.300759.165∑100.0002684.65968190.3393044.211（2）（15）組合深冷器出口氣體%3.493209.7125326.685237.79823.0701385.07235180.8291570.57350.8783054.60377586.9163463.70222.5591354.39334401.5821535.785∑100.0006003.780152496.0126807.858（3）（4）（5）（6）合成塔入口氣體%2.500217.2115517.159246.30216.0001390.15035309.8101576.33158.2145057.888128470.3555735.28423.2862023.19051389.0262294.153∑100.0008688.439220686.3509852.070（7）（8）（9）（10）（11）合成塔出口氣體%21.0001545.75639262.2021752.77718.8881390.29735313.5441576.49741.6483065.60377866.3163476.17518.4641359.08834520.8351541.109∑100.0007360.744186962.8978346.558（12）（13）氨分離器進(jìn)口（氣體）%3.493210.6615350.789238.87523.0701391.34135340.0621577.68150.8783068.42877938.0713479.37822.5591360.52334557.2841542.736∑100.0006030.953153186.2066838.670（12）（16）（17）氨分離器進(jìn)口（液體）%99.5881324.31233637.5251501.6750.1151.52938.8371.7340.2142.84672.2883.2270.0831.10428.0421.252∑100.0001329.79133776.6911507.888（14）回收氣%3.4930.94924.1051.07623.0706.269159.2337.10950.87813.825351.15515.67722.5596.130155.7026.951∑100.00027.173690.19530.813（18）弛放氣%59.5746.677169.5967.57111.1111.24531.6231.41221.0402.35859.8932.6748.2750.92823.5711.052∑100.00011.208284.68312.709（19）液氨%99.9291317.64733468.2341494.1180.0210.2777.0360.3140.0370.48812.3950.5530.0130.1714.3430.194∑100.0001318.58333492.0081495.1794.3.2熱量衡算（1）廢熱鍋爐Ⅰ熱量計(jì)算①管內(nèi)熱氣體帶入熱量P=9.32MPa查得此條件下各組分比熱容并計(jì)算得②管內(nèi)熱氣體帶出熱量查得此條件下各組分比熱容并計(jì)算得③廢熱鍋爐熱負(fù)荷④軟水量計(jì)算設(shè)廢熱鍋爐加入軟水溫度，壓力；副產(chǎn)1.274MPa飽和蒸汽，需軟水量X查軟水焓蒸汽焓由熱平衡得廢熱鍋爐軟水帶入熱量蒸汽帶出熱量表4-13廢熱鍋爐Ⅰ熱量匯總表收方支方管內(nèi)熱氣體代入熱量4855868.358管內(nèi)熱氣體帶出熱量3060718.282軟水帶入熱量84709.650蒸汽帶出熱量1879859.726小計(jì)4940578.008小計(jì)4940578.008（2）合成塔熱量計(jì)算①氣體帶入熱量查得各組分比熱容并計(jì)算得②氣體反應(yīng)熱查得由物料平衡計(jì)算知氨產(chǎn)量則合成塔內(nèi)反應(yīng)熱③氣體帶出熱量查得各組分比熱容并計(jì)算得④廢熱鍋爐Ⅰ回收熱量由前面計(jì)算知⑤合成塔熱損失由熱平衡可得表4-14合成塔熱量平衡匯總表收方支方氣體帶入熱量3283553.485氣體帶出熱量4398444.123反應(yīng)熱3202183.455熱損失291542.7416485136.940鍋爐回收熱量1795150.076小計(jì)小計(jì)6485136.940（3）廢熱鍋爐Ⅱ熱量計(jì)算①熱氣體帶入熱量即合成塔氣體帶出熱量②熱氣體帶出熱量查得各組分比熱容并計(jì)算得③廢熱鍋爐熱負(fù)荷④軟水量計(jì)算設(shè)廢熱鍋爐加入軟水溫度，壓力；副產(chǎn)1.274MPa飽和蒸汽，需軟水量X查軟水焓蒸汽焓由熱平衡得廢熱鍋爐Ⅱ軟水帶入熱量蒸汽帶出熱量表4-15廢熱鍋爐Ⅱ熱量匯總表收方支方管內(nèi)熱氣體帶入熱量4398444.123管內(nèi)熱氣體帶出熱量3330421.200軟水帶入熱量50397.930蒸汽帶出熱量1118420.853小計(jì)4448842.053小計(jì)4448842.053（4）組合深冷器熱量計(jì)算①組合深冷器進(jìn)口總熱量1）的計(jì)算查得各組分比熱容并計(jì)算得2）的計(jì)算查此溫度下液氨的比熱容3）的計(jì)算查得各組分比熱容并計(jì)算得②組合深冷器出口總熱量1）的計(jì)算查得各組分比熱容并計(jì)算得2）的計(jì)算查得此條件下液氨的比熱容為3）的計(jì)算查得各組分比熱容并計(jì)算得③冰機(jī)需提供的冷量表4-16組合深冷器熱量平衡匯總表收方支方組合深冷器帶入總熱量1214374.965組合深冷器帶入總熱量625675.191冰機(jī)提供冷量588699.774小計(jì)1214374.965小計(jì)1214374.9654.3.3主要設(shè)備的計(jì)算由于合成塔的計(jì)算涉及的知識(shí)已超出我們目前所學(xué)知識(shí)的范疇，故在本設(shè)計(jì)中將不對(duì)合成塔進(jìn)行工藝計(jì)算。（1）廢熱鍋爐Ⅰ設(shè)備工藝計(jì)算①計(jì)算條件1）選臥式U型換熱管2）管尺寸3）熱負(fù)荷4）產(chǎn)量5）氣體壓力P=9.32MPa6）氣體入口溫度7）氣體出口溫度8）軟水入口溫度9）副產(chǎn)蒸汽壓力P=1.274MPa10）蒸汽飽和溫度11）進(jìn)氣量12）進(jìn)水量②管內(nèi)給熱系數(shù)的計(jì)算式中：式中各物性數(shù)據(jù)均取平均溫度1）壓縮系數(shù)查各氣體臨界常數(shù)如下表表4-17臨界常數(shù)0.210000.1888880.416480.18464405.615133.3126.211.3954.8621.2963.393對(duì)比壓力對(duì)比溫度由=2.081，=4.295查得普遍化壓縮系數(shù)Z=1.032）混合氣體分子量3）氣體比熱容4）導(dǎo)熱系數(shù)含氨混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，用氨的對(duì)比導(dǎo)熱系數(shù)圖進(jìn)行計(jì)算表4-18導(dǎo)熱系數(shù)0.210000.1888880.416480.18464405.5151.233.3126.20.66960.10680.36870.1286618.0304.8621.5683.393求假對(duì)比參數(shù)由，查得

5）氣體粘度表4-19氣體粘度0.210000.1888880.416480.184644.1241.415.290.971.0410.920.08060.07740.04980.1062含氨混合氣體的粘度由下式計(jì)算6）雷諾準(zhǔn)數(shù)重量流量設(shè)管道數(shù)量為300根則管道載面積重量流速7）普蘭特準(zhǔn)數(shù)管內(nèi)給熱系數(shù)③管外給熱系數(shù)的計(jì)算式中設(shè)鍋爐換熱面積F=82.8，副產(chǎn)1.372MPa蒸汽，代入上式中④總傳熱系數(shù)的計(jì)算設(shè)氣相污垢系數(shù)液相污垢系數(shù)鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)總傳熱系數(shù)⑤平均溫差的計(jì)算⑥傳熱面積的核算實(shí)際選換熱面積為84按一根U形管6m計(jì)，需列管數(shù)（2）廢熱鍋爐Ⅱ的工藝計(jì)算由于前面已經(jīng)對(duì)廢熱鍋爐Ⅰ進(jìn)行了詳細(xì)的工藝計(jì)算，廢熱鍋爐Ⅱ的計(jì)算可參照進(jìn)行計(jì)算，為了避免使本設(shè)計(jì)繁冗，故在此不再進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，僅給出計(jì)算的結(jié)果如下：換熱面積需列管數(shù)列管尺寸為長（3）熱交換器設(shè)備工藝計(jì)算①計(jì)算條件：1）列管式換熱器，冷氣走殼程，熱氣走管程2）列管尺寸無縫鋼管3）熱負(fù)荷4）產(chǎn)量5）冷氣體壓力P=9.4MPa6）冷氣體入口溫度7）冷氣體出口溫度8）冷氣體氣量9）熱氣體壓力P=9.32MPa10）熱氣體入口溫度11）熱氣體出口溫度12）熱氣體氣量②管內(nèi)給熱系數(shù)的計(jì)算式中各物性數(shù)據(jù)均取之平均溫度1）壓縮系數(shù)和體積流量由廢熱鍋爐Ⅰ計(jì)算知?jiǎng)t對(duì)比壓力和對(duì)比溫度查得壓縮系數(shù)則氣體體積流量為2）混合氣體分子量3）氣體熱容4）導(dǎo)熱系數(shù)由廢熱鍋爐Ⅰ的計(jì)算知?jiǎng)t假對(duì)比參數(shù)查對(duì)比導(dǎo)熱系數(shù)5）氣體粘度由廢熱鍋爐Ⅰ計(jì)算可得6）雷諾準(zhǔn)數(shù)取管內(nèi)流速密度7）普蘭特準(zhǔn)數(shù)管內(nèi)給熱系數(shù)③管外給熱系數(shù)的計(jì)算式中氣體物性數(shù)據(jù)均取之平均溫度1）壓縮因子由前計(jì)算知?jiǎng)t假對(duì)比參數(shù)查得壓縮因子2）混合氣體分子量3）氣體比熱容4）導(dǎo)熱系數(shù)表4-20導(dǎo)熱系數(shù)0.0250.160.582140.232860.11870.07660.74780.10942.5713.4191.2593.307其中由前計(jì)算可得則查得5）氣體粘度表4-21氣體粘度0.0250.160.582140.232864.1241.415.290.44110.850.28080.13320.04030.099=0.08976）換熱器尺寸設(shè)計(jì)設(shè)換熱面積管長則換熱管數(shù)管間距正六角形排列管六角形對(duì)角線排管取板間距取則設(shè)備直徑mm實(shí)取換熱器直徑為900mm校核管內(nèi)流速則管內(nèi)實(shí)際給熱系數(shù)管外當(dāng)量直徑流道截面積其中取擋板直徑則7）雷諾準(zhǔn)數(shù)氣體重量流速8）普蘭特準(zhǔn)數(shù)管外給熱系數(shù)=3976.87④總傳熱系數(shù)取=1841.62⑤傳熱面積核算式中則與假設(shè)基本相符實(shí)取換熱面積（4）合成氣壓縮機(jī)的工藝計(jì)算①計(jì)算依據(jù)進(jìn)料體積流量：進(jìn)口壓力：1.2MPa出口壓力：9.4MPa查進(jìn)氣各組分絕熱指數(shù)如下：表4-22絕熱指數(shù)1.291.661.411.4根據(jù)公式查得式中②計(jì)算壓縮機(jī)的理論功率，為進(jìn)排氣狀態(tài)下的壓縮系數(shù)時(shí)，可認(rèn)為，則取傳動(dòng)效率，機(jī)械效率壓縮機(jī)的軸功率4.3.4主要設(shè)備型號(hào)一覽表設(shè)備選型的總體原則是：滿足工藝要求；設(shè)備成熟可靠；能夠充分利用原料，避免浪費(fèi)；使用壽命盡量長；容易安裝，便于操作；盡量采用國產(chǎn)設(shè)備。表4-23設(shè)備一覽表設(shè)備位號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備規(guī)格材料L-402廢熱鍋爐ⅠDN1800mmL=7.5mL-403廢熱鍋爐ⅡDN1400mmL=7.5mE-401熱交換器DN900mmL=6.9mG-401氨分離器DN1800×6196mmPT-401氨合成塔DN1800×15486mm低碳鋼5安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)5.1環(huán)境保護(hù)與綜合利用隨著世界特別是我國環(huán)境的明顯惡化，國民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐步提高，為了我們生存環(huán)境，為了我們自己，為了我們的子孫后代，必須保護(hù)環(huán)境。對(duì)污染源、廢水、廢氣、廢渣、噪音粉塵煙等的具體防止和處理方法主要依據(jù)《環(huán)境保護(hù)法》及相應(yīng)的可行性研究、環(huán)保報(bào)告和初審意見來確定。在本設(shè)計(jì)中，在流程中設(shè)有廢熱鍋爐，可以對(duì)熱進(jìn)行循環(huán)利用，合成氨生產(chǎn)中產(chǎn)生的二氧化碳可以做為生產(chǎn)尿素的原料而無須排放，既保護(hù)了環(huán)境，也實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用的原則。5.2勞動(dòng)安全衛(wèi)生為了保障工人的生命安全，在工人上崗之前將進(jìn)行嚴(yán)格的安全教育，同時(shí)為員工購買安全保險(xiǎn)以防意外情況的出現(xiàn)。工廠也將配備較好的醫(yī)務(wù)室為員工的健康服務(wù)，并定期對(duì)員工的身體進(jìn)行檢查。工廠綠化面積較高，同時(shí)污染物很少，工人的工作環(huán)境比較優(yōu)越，不會(huì)對(duì)其健康構(gòu)成危害?？傉撏ㄟ^近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)下和自己的努力下，已基本圓滿完成了設(shè)計(jì)任務(wù)：A:工藝流程設(shè)計(jì)B:圖紙六張和說明書一份。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)習(xí)與提高、理論與實(shí)際相結(jié)合的過程，綜合運(yùn)用了所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)習(xí)積累的知識(shí)，縮小了理論與實(shí)踐之間的距離，同時(shí)提高了自己對(duì)理論知識(shí)的理解。在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)習(xí)并掌握了查閱文獻(xiàn)資料、數(shù)據(jù)、控理分析資料數(shù)據(jù)以及編寫文件等技能。初步了解了合成氨工廠工藝設(shè)計(jì)的基本過程、方法以及設(shè)計(jì)文件的構(gòu)成內(nèi)容。培養(yǎng)了科學(xué)的工作方法，循序漸進(jìn)，思路清晰，同時(shí)又反復(fù)設(shè)計(jì)，不斷提高，以求精益求精，提高了獨(dú)立思考與科學(xué)分析問題的能力。達(dá)到了解決專業(yè)范圍內(nèi)一般技術(shù)問題的訓(xùn)練。致謝在本次設(shè)計(jì)中，從收集資料到最后的設(shè)計(jì)完成，都經(jīng)過了孫永會(huì)等老師的悉心幫助和指導(dǎo)，歷時(shí)三個(gè)多月，終于圓滿完成。通過本次設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)并掌握了許多工廠設(shè)計(jì)所必備的知識(shí)，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下了良好的基礎(chǔ)，并深深的感到要完成一個(gè)良好的工廠設(shè)計(jì)方案，不僅要求工藝設(shè)計(jì)人員要具備深厚的工藝知識(shí)及其它專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，而且與其他人員的互相協(xié)作也是密不可分的。本設(shè)計(jì)從開始到結(jié)束，各位老師都是熱心輔導(dǎo)，毫無保留的將知識(shí)傳授給我們，并認(rèn)真謹(jǐn)慎的總結(jié)了其他畢業(yè)生設(shè)計(jì)中存在的各類問題，對(duì)我們在設(shè)計(jì)中存在的疑難問題提供了大量的信息，并耐心給我們講解和解答，力求作到設(shè)計(jì)的合理性和可行性。設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行乃至完成，與各位老師的熱情、耐心的輔導(dǎo)是分不開的。在此，對(duì)各位老師表示中心的感謝，并真心預(yù)祝各位老師工作順利，萬事如意!參考文獻(xiàn)[1]姚玉英等．化工原理上﹑下冊[M]．天津：天津科技出版社，2021．[2]譚蔚．化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]．天津：天津大學(xué)出版社，2021．[3]陳均志．化工原理實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)[M]．西安：陜西人民出版社，2021．[4]周鎮(zhèn)江．輕化工工廠設(shè)計(jì)概論[M]．北京：中國輕工業(yè)出版社，1994．[5]左識(shí)之．精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計(jì)[M]．上海：華東理工大學(xué)出版社，1996．[6]上?；W(xué)院，成都科技學(xué)院，大連工學(xué)院．化學(xué)工程[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1980．[7]余國琮．化學(xué)工程詞典[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2021．[9]傅玉普．物理化學(xué)第三版上﹑下冊[M]．高等教育出版社[10]化工設(shè)計(jì)手冊上﹑下冊[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989．[12]丁浩．化工工藝設(shè)計(jì)[M]．上海：上?？萍汲霭嫔?，1981．[16]李紹芬．反應(yīng)工程[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，1900．[17]化工生產(chǎn)流程圖解[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，1900．[18]葛婉華，陳鳴德．化工計(jì)算[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，1900．[19]輕工及化工專業(yè)畢業(yè)指導(dǎo)書[M]．中國廣播電視大學(xué)出版社，1983．[20]機(jī)械制圖基礎(chǔ)．化學(xué)工業(yè)出版社，1900．[21]吳志泉，涂晉林．工業(yè)化學(xué)[M]．華東理工大學(xué)出版社，2021．[22]龔紹英．工業(yè)化學(xué)[M]．中國輕工業(yè)出版社，2021．[23]中元國際工程設(shè)計(jì)研究院．建筑工程設(shè)計(jì)實(shí)例叢書-工業(yè)工程設(shè)計(jì)50例[M]．機(jī)械業(yè)出版社，2021．[24]化學(xué)工業(yè)出版社組織．化工生產(chǎn)流程圖解[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，1984．[25]胡正民．化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)[M]．上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1993．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論大學(xué)生寫作能力寫作能力是對(duì)自己所積累的信息進(jìn)行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書面文字的能力。積累是寫作的基礎(chǔ)，積累越厚實(shí)，寫作就越有基礎(chǔ)，文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累，胸?zé)o點(diǎn)墨，怎么也不會(huì)寫出作文來的。寫作能力是每個(gè)大學(xué)生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學(xué)生的寫作能力較為欠缺。一、大學(xué)生應(yīng)用文寫作能力的定義那么，大學(xué)生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經(jīng)說過，“大學(xué)畢業(yè)生不一定能寫小說詩歌，但是一定要寫工作和生活中實(shí)用的文章，而且非寫得既通順又扎實(shí)不可?！睂?duì)于大學(xué)生的寫作能力應(yīng)包含什么，可能有多種理解，但從葉圣陶先生的談話中，我認(rèn)為：大學(xué)生寫作能力應(yīng)包括應(yīng)用寫作能力和文學(xué)寫作能力，而前者是必須的，后者是“不一定”要具備，能具備則更好。眾所周知，對(duì)于大學(xué)生來說，是要寫畢業(yè)論文的，我認(rèn)為寫作論文的能力可以包含在應(yīng)用寫作能力之中。大學(xué)生寫作能力的體現(xiàn)，也往往是在撰寫