年产18万吨合成氨厂合成工段工艺设计论文.doc

年产18万吨合成氨厂合成工段工艺设计 设计依据： 计算基准按1000Nm3新鲜原料气。 本工段计算中全部采用绝对压力，为简便计算，下文中的压力单位中“绝对”二字略去不写。 1、工艺流程： 循环机 循环机 油分 氨合成塔 氨冷器 氨分离器 冷排 废热锅炉 液氨储槽 塔前预热器 上水 下水 弛放气 液氨 压缩机六段来 新鲜补充气 冷交换器 锅炉软水 蒸汽 放空气 气氨 去氢回收 2、新鲜气体组成：（见下表） 组成 H2 N2 CH4 Ar % 73.65 24.76 1.21 0.38 3、压力： = 1 \* GB3 ①系统压力为30MPa； = 2 \* GB3 ②废热锅炉产蒸汽压力为2.5MPa； = 3 \* GB3 ③计算循环机进出口气体温升时，其进出口压差取2.5MPa； = 4 \* GB3 ④系统压力降忽略不计。 4、温度： = 1 \* GB3 ①新鲜气温度为35℃； = 2 \* GB3 ②合成塔底进气温度190℃； = 3 \* GB3 ③合成塔出口（至废热锅炉）气体温度约为320℃； = 4 \* GB3 ④废热锅炉出口气体温度195℃，进入合成塔前预热器； = 5 \* GB3 ⑤入水冷器气体温度80℃； = 6 \* GB3 ⑥水冷器出口气体温度为35℃； = 7 \* GB3 ⑦废热锅炉进口软水温度约为122℃； = 8 \* GB3 ⑧冷却水供水温度为30℃，冷却回水温度为40℃； = 9 \* GB3 ⑨进循环机气体温度28℃； = 10 \* GB3 ⑩氨库来源氨温度20℃。 5、气体组成： ①合成塔进出口气体中氨含量为3%； ②合成塔出口气体中氨含量为16.7%； ③循环气中H2/N2为3； ④循环气中（CH4+Ar）含量为15%； ⑤各气体组分在液氨中的溶解量忽略不计。 6、年操作日：285。 7、参考书： = 1 \* GB3 ①《小氮肥工艺设计手册》 = 2 \* GB3 ②《合成氨工艺》 二、物料衡算 基准：1000Nm3新鲜气为基准 合成物料衡算： = 1 \* GB2 ⑴、放空气体量V1及其组成 V1==106Nm3 查手册查得35℃时，气相中平衡氨含量为：y*NH3=9.187%，取过饱和度为10%，则： yNH3=9.187%（100%+10%）=10.11% yH2= yN2=% yCH4=15% yAr=15% 所以放空气组成及其体积列表如下： 组成 H2 N2 CH4 Ar NH3 合计 % 56.17 18.72 11.42 3.58 10.11 100 Nm3 59.54 19.84 12.11 3.79 10.72 106 （2）、氨产量V4 由气量平衡：V2－V0＝V3－V1－V4　　　　　　　　　　 = 1 \* GB3 ① 由于氨合成时体积减少，故：Ｖ2－V3＝V4＋10.11%V1 = 2 \* GB3 ② 式中：V0——补充新鲜气 Nm3 V1——放空气体积 Nm3 V2——进入合成塔混合气体积 Nm3 V3——出合成塔混合气体体积 Nm3 V4——冷凝成产品氨（液氨）的体积 Nm3 由 = 1 \* GB3 ①、 = 2 \* GB3 ②解得：V4= （3）、合成塔出口气体及其组成（进入循环机中氨含量控制在3%） 由氨平衡： = 3 \* GB3 ③ 由 = 3 \* GB3 ③+ = 2 \* GB3 ②3% 得： 合成塔出口气组成及其体积： 组成 H2 N2 CH4 Ar NH3 合计 % 52.69 17.56 9.93 3.12 16.7 100 Nm3 1791.95 597.20 337.71 106.11 567.96 3400.93 （4）、合成塔进口气量及其组成 由 = 1 \* GB3 ①得： 所以， 合成塔进口量及组成： 组成 H2 N2 CH4 Ar NH3 合计 % 64.11 21.37 8.77 2.75 3 100 Nm3 2470.34 823.45 337.93 105.97 115.60 3853.29 2、水冷器物料衡算 （1）、水冷器进口的物料同合成塔出口相同 （2）、水冷器出口气体组成与放空气相同 设经水冷器后1标准立方气体中所含氨量为 出水冷器体积： 因为35℃时气相平衡氨含量：，取过饱和度为10%，则： 解得： 水冷器出口气组成及体积： 组成 H2 N2 CH4 Ar NH3 合计 % 56.17 18.72 11.42 3.58 10.