年产18万吨合成氨厂合成工段工艺设计

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1、年产18万吨合成氨厂合成工段工艺设计一、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H2N2CH4Ar%73.6524.761.210.383、压力：①系统压力为30MPa；②废热锅炉产蒸汽压力为2.5MPa；③计算循环机进出口气体温升时，其进出口压差取2.5MPa；④系统压力降忽略不计。4、温度：①新鲜气温度为35℃；

2、②合成塔底进气温度190℃；③合成塔出口（至废热锅炉）气体温度约为320℃；④废热锅炉出口气体温度195℃，进入合成塔前预热器；⑤入水冷器气体温度80℃；⑥水冷器出口气体温度为35℃；⑦废热锅炉进口软水温度约为122℃；⑧冷却水供水温度为30℃，冷却回水温度为40℃；⑨进循环机气体温度28℃；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《小氮肥工艺设计手册》②《合成氨工艺》二、物料衡

3、算基准：1000Nm3新鲜气为基准1、合成物料衡算：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H2N2CH4ArNH3合计%56.1718.7211.423.5810.11100Nm359.5419.8412.113.7910.72106（2）、氨产量V4由气量平衡：V2－V0＝V3－V1－V4　　　　　　　　　　①由于氨合成时体积减少，故：Ｖ2－V3＝V

4、4＋10.11%V1②式中：V0——补充新鲜气Nm3V1——放空气体积Nm3V2——进入合成塔混合气体积Nm3V3——出合成塔混合气体体积Nm3V4——冷凝成产品氨（液氨）的体积Nm3由①、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由③+②3%得：合成塔出口气组成及其体积：组成H2N2CH4ArNH3合计%52.6917.569.933.1216.7100Nm31791.95597.20337.71106.11567.963400.93（4）、合成塔进口气量及其组成由①得：所以，合成塔进口量及组成：组成H2N2CH4ArNH3合计%64.1

5、121.378.772.753100Nm32470.34823.45337.93105.97115.603853.292、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H2N2CH4ArNH3合计%56.1718.7211.423.5810.11100Nm31770.28589.99359.92112.83318.633151.64水冷器冷凝下来的氨量=合成塔出口的氨量—水冷器出口的氨量=3、冷交换器的

6、物料衡算（1）、冷交换器进口热气组成与放空气相同其体积为：所以，进口热气组成及体积为：组成H2N2CH4ArNH3合计%56.1718.7211.423.5810.11100Nm31710.74570.14347.81109.03307.913045.64（2）、出口组成及体积设出口温度为19℃。（用试算法由热量平衡决定，见热量衡算部分）由公式：由于故，代入上式可得：，取氨的过饱和度为10%，则：设出口气中氨气体体积为，则有：解得：所以，冷交换器中冷凝下来的氨量为：冷交换器出口体积：冷交换器出口体积及其组成：组成H2N2CH4ArNH3合计%58.4819.4911.893.736.4

7、1100Nm31710.74570.14347.81109.03187.642925.374、氨冷器的物料衡算（1）、进口气体量：故进气口的各气体的体积及组成：组成H2N2CH4ArNH3合计%62.3420.839.172.884.78100Nm32447.24817.74359.91112.83187.643925.37（2）、出口组成与合成塔进口气相同合成塔进口气量：则冷凝下来的氨量：5、消耗定额的计算氨产量：，新鲜原料气消耗定额：高压机