合成氨的工藝流程方案的確定分析案例合成氨的工藝流程方案的確定分析案例 11流程方案的確定 11.1生產(chǎn)原理 11.2合成氨的生產(chǎn)方法 11.3合成工段工藝條件的確定 2(1)操作壓力 2(2)反應(yīng)溫度 2(3)空速 2(4)入塔氣的組成 32工藝流程 42.1合成工段工藝流程簡述 42.2工藝流程方框圖 41流程方案的確定氨合成反應(yīng)：kJ/mol應(yīng)速度十分緩慢。通過反應(yīng)過程中平衡氨含量的計(jì)算，可以得出兩點(diǎn)：(1)溫度降低，反應(yīng)但反應(yīng)速率加快；(2)壓力升高，平衡時(shí)得到的氨氣的量增加，升高壓力有利于生成氨氣，(1)低壓法工作壓力小于20MPa,該方法可以選擇亞鐵氰化物作為催化劑，亞鐵氰化物催化劑活在450~550℃。該方法可以在較低的溫度和壓力進(jìn)行操作，對設(shè)備的材質(zhì)要求低，生產(chǎn)過程(3)空速可控，但得到氣體中氨的含量不高，出口氣體中氨氣占8%~10%,生產(chǎn)能力低。低壓法還需要設(shè)置冷凍裝置將循環(huán)氣降溫到-20℃,使氨液化，才能分離出混合氣中的氨。(2)高壓法工作壓力在60MPa以上，反應(yīng)溫度在550~650℃。該方法合成氨的效率高，出口氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)約在25%~30%,生產(chǎn)能力高。高壓法不需要設(shè)置氨冷設(shè)備，直接用冷卻水(3)中壓法操作壓力在20~35MPa,反應(yīng)溫度在450~550℃。該方法技術(shù)比較成熟，優(yōu)勢和不足介1.3合成工段工藝條件的確定(1)操作壓力全性低，不利于生產(chǎn)管理。綜合多方面因素考慮，操作壓力一般在30~35MPa,本設(shè)計(jì)的(2)反應(yīng)溫度在400～500℃10,反應(yīng)溫度也應(yīng)該在這個(gè)范圍。在生產(chǎn)過程中，反應(yīng)溫度的控制還需要考速不可能無限增加，一般壓力在32MPa時(shí)，空速控制在20000~30000L/h12]。(4)入塔氣的組成要使平衡氨含量能達(dá)到最高，氫氮比為反應(yīng)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比(3:1)[13]。從素影響，當(dāng)平衡氨含量達(dá)到最大時(shí)，氫氮比也不會為3,實(shí)際進(jìn)料氣的氫氮比的適宜值在惰性氣體對生產(chǎn)沒有一點(diǎn)好處，理論上應(yīng)該越化，大大加重投資成本，經(jīng)濟(jì)效益不高。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般0.5~1.0%,在循環(huán)氣中占10%~15%。致過多的增加冷凍功耗，經(jīng)濟(jì)上不可取。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般操作壓力設(shè)定在30MPa左右的氨合成工段，初始氨值在2.5%~3.5%之間。2工藝流程2.1合成工段工藝流程簡述從上一個(gè)工段送來新鮮氣(35℃~45℃)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，與冷交換器出口的冷氣體混合，兩股氣體混合后溫度下降到17℃,送到氨冷器I。氣體管內(nèi)流動，液氨在管外蒸發(fā)帶走了混合氣大量的熱，使管內(nèi)氣體的溫度下降到0℃左右，進(jìn)入氨冷器Ⅱ進(jìn)一步將溫度降至-10℃左右得到氣液混合物，氣液混合后的下一步分離是送到冷交換器下部的分離器中，分離后的液氨送到液氨儲罐。剩下的氣體在上部換熱器殼程與熱氣體進(jìn)行熱量交換至22℃后離開冷交換器送到循環(huán)壓縮機(jī)，再送到合成塔。在合成塔發(fā)生反應(yīng)，氨氣的體積分?jǐn)?shù)增加到16.7%,再經(jīng)塔內(nèi)換熱器降低溫度，后進(jìn)入廢熱鍋爐。換熱產(chǎn)生蒸汽后進(jìn)入熱交換器，當(dāng)蒸汽的溫度下降至112℃后送到水冷器，水冷器內(nèi)混合氣溫度下降到35℃,混合氣中的部分氨氣將液化，在氨分離器中將分離從水冷器出來的氣液混合物，液氨和氣體分離后，液氨送到液氨儲罐，氣體則部分放空，放空后的循環(huán)氣送到冷交換器與新鮮氣混合，混合后的氣體溫度為17℃,進(jìn)入下一循環(huán)。2.2工藝流程方框圖667534圖3.