小氮肥厂工艺设计手册PDF电子书下载

第一篇 固体原料（块状无烟煤、石灰碳化煤球）制合成氨第一章　块状无烟煤（焦炭）气化制取半水煤气第一节　平衡常数及热效应 1

一、碳的氧化反应 1

二、一氧化碳氧化反应 1

三、二氧化碳还原反应 1

四、非均相水煤气反应 1

目录 1

九、二硫化碳生成反应 2

第二节　煤的几点性质 2

十、氰化氢生成反应 2

一、煤的发热量 2

七、硫化氢生成反应 2

六、甲烷生成反应 2

五、均相水煤气反应 2

八、硫氧化碳生成反应 2

二、煤灰的熔点 6

三、煤和焦炭的比热 7

第三节　气体的发热量 7

一、气体的发热量 7

第四节　气化过程的计算 8

二、气体在不同温度时的显热 8

一、以实测煤气成分为依据的计算法 9

二、综合计算法 11

三、根据反应平衡计算法 15

第五节　工艺流程及主要设备 25

一、工艺流程 25

二、主要设备 31

参考文献 33

一、石灰碳化煤球所用原料及化学组成 34

第二章　石灰碳化煤球的制造及气化特性 34

第一节 石灰碳化煤球的理化性质及气化特性 34

二、石灰碳化煤球冷、热态的机械强度 35

三、石灰碳化煤球的灰熔点及结渣性 37

四、石灰碳化煤球的化学活性 38

第二节　石灰碳化煤球的制造 39

一、生球碳化过程反应 39

二、石灰碳化煤球制造的工艺流程 39

三、石灰碳化煤球制造的工艺指标 40

四、石灰碳化煤球设计技术经济指标 41

五、主要设备选择 41

第三节 石灰碳化煤球气化工艺指标 44

参考文献 44

第一节　氨水脱硫的基本原理 45

第三章　氨水脱硫 45

第二节　净化气体中硫化氢和氨的平衡分压 46

一、新鲜氨水平衡分压 46

二、循环氨水平衡分压 47

第三节　氨水中和法脱硫 56

一、脱硫效率与氨硫比的关系 56

二、溶液循环量 56

三、再生空气量 57

四、吸收及解吸传质系数 57

第四节　氨水液相催化法脱硫 57

一、溶液的氨浓度 59

二、硫容量及液气比 60

四、溶液中硫化氢和悬浮硫含量 61

五、吸收塔气速对吸收的影响 61

三、温度 61

六、半水煤气中H2S浓度 62

第五节　氨水的氧化再生 62

一、再生反应 62

二、氧化再生的工艺操作条件 63

 三、再生设备 64

四、硫回收 66

五、半成品硫及成品硫的物性数据 67

六、对苯二酚的性质及规格 67

第六节　主要消耗定额 67

参考文献 68

第四章　一氧化碳的变换 69

第一节　平衡常数 69

一、平衡变换率的计算 71

第二节　变换率 71

二、已知气体成分变换率计算 72

第三节　反应热效应 72

第四节　变换触媒 73

一、触媒的主要特性 73

二、活化能和反应速度常数 73

三、变换触媒使用实例 78

第五节　压力对反应的影响 80

第六节　蒸汽比对反应的影响 81

第七节　最适宜反应温度的计算 83

第八节　饱和热水塔 85

一、湿气体的热力学性质 85

二、饱和塔出气温度与补充蒸汽量的关系 87

三、平衡线和操作线 90

 四、循环水量 94

一、触媒床间的降温方法 95

第九节　变换炉 95

二、平衡曲线、最适宜温度线和操作线 97

三、工艺条件的选定 98

四、触媒用量的计算 101

五、触媒床阻力计算 104

第十节 系统内温度分布的计算 104

第十一节　工艺流程及主要设备 105

一、工艺流程 105

二、主要设备 111

参考文献 111

第五章　水洗法脱除二氧化碳 113

第一节　各种气体在水中的溶解度 113

第二节　压力对二氧化碳吸收的影响 113

第五节　水洗塔 114

第三节 用水吸收二氧化碳的热效应 114

第四节　水洗操作条件 114

参考文献 117

第六章　碳化 118

第一节　氨水碳化过程的基本反应 118

第二节　碳酸氢铵的物理性质和碳酸氢铵肥料 118

一、碳酸氢铵的物理性质 118

二、碳酸氢铵肥料 119

第三节　碳化过程液体中各组分浓度表示法 119

一、碳化氨溶液中氨和二氧化碳的浓度 119

二、碳化度 121

第四节　氨在水中的溶解度及溶解热 121

第五节　不同碳化度的氨溶液中，气态氨和二氧化碳的溶解热 122

一、氨的溶解热 122

二、二氧化碳的溶解热 124

第六节　不同碳化度的氨溶液上方氨、二氧化碳和水的分压 125

第七节　NH3-CO2-H2O体系相图 127

第八节　氨与二氧化碳的平衡 130

第九节　碳化塔 133

一、塔型 133

二、碳化塔的生产能力 134

第十节　工艺流程及主要设备 137

一、工艺流程 137

二、主要设备 142

参考文献 143

第七章　气体的压缩 144

第一节　热力学基础 144

一、气体的状态方程 144

三、气体的压缩功 146

二、气体的状态方程 146

第二节　压缩机功率计算 147

第三节　压缩机的排气温度 149

第四节　压缩机冷却水用量计算 150

第五节　压缩机功率计算举例 150

一、已知条件 151

二、各段气体的绝热指数计算 151

三、各段实际压力比的计算 151

四、各段气体体积计算 151

五、功率计算 152

六、冷却水用量计算 152

第六节　常用压缩机性能 152

参考文献 152

一、密度 154

第二节　醋酸铜氨液的主要物理性质 154

第八章 铜氨液脱除少量一氧化碳 154

第一节　铜氨液的组成 154

二、比热 155

三、粘度 155

四、铜氨液上方NH3、CO2及水蒸汽的分压 155

第三节　铜氨液吸收一氧化碳的平衡 156

第四节　压力、温度对吸收一氧化碳的影响 158

一、压力的影响 158

二、温度的影响 159

第五节　铜比极限 159

第六节　吸收反应及热效应 160

第七节　铜氨液的还原与再生 160

一、工艺流程 161

第八节　工艺流程及主要设备 161

二、主要设备 164

参考文献 164

第九章　氨的合成 165

第一节　平衡常数 165

第二节　平衡氨含量 169

第三节　液氨上方气相中氨的平衡含量 174

第四节　反应热效应 181

第五节　反应动力学方程式 183

第六节　氨合成触媒 185

一、触媒的主要特性 185

二、活化能和反应速度常数 186

第七节 A6、A9触媒上氨合成反应速度 189

第八节　最适宜反应温度的计算 206

第九节　气体在液氨中的溶解度 207

第十节　氨合成塔 209

一、氨合成塔的物料计算 209

二、氨合成塔的热量计算 210

三、触媒床的降温方法 212

四、触媒床对冷管外壁的给热系数 213

五、触媒筐计算方法 214

六、触媒床阻力计算 223

第十一节　工艺流程及主要设备 225

一、工艺流程 225

二、主要设备 227

参考文献 231

第十章　氨压缩制冷 232

第一节　氨的热力学性质 232

第三节　氨压缩机制冷能力的换算 234

第二节　氨的单位容积制冷量 234

第四节　氨压缩机的选用计算 237

第五节　氨压缩机制冷辅助设备的选用计算 237

一、冷凝器 237

二、蒸发器 239

三、氨油分离器 240

四、液氨贮槽 242

第六节　氨压缩机及辅助设备 242

一、氨压缩机 242

二、氨冷凝器 246

三、氨蒸发器 246

四、液氨贮槽 248

五、氨油分离器 248

参考文献 248

二、泛速的计算 249

一、常用填料特性 249

第十一章　传质设备 249

第一节　填料塔 249

三、填料阻力的计算 251

四、充填高度的计算 257

五、鲍尔环填料塔 271

第二节　湍球塔 272

一、小球特性 272

二、静止床层高度、空隙率及球数 272

三、空塔速度的计算 273

四、膨胀高度及塔板间距（接触区高度）的计算 275

五、塔内持液量的计算 276

九、压力降的计算 277

八、支承板及挡网 277

七、喷淋量 277

六、液体在塔内停留时间 277

十、湍球塔的段数 280

十一、氨水中和法脱硫湍球塔计算举例 280

 第三节　穿流板塔 285

一、塔径的计算 285

二、塔板参数 286

三、塔板阻力的计算 287

四、塔板间距 288

第四节　筛板塔 288

一、筛板塔的主要结构参数 289

二、筛板上的流体力学计算 297

三、筛板塔的设计程序 300

一、喷射吸收塔的主要结构参数 302

二、喷射吸收塔的流体力学计算 302

第五节　喷射吸收塔 302

三、喷射吸收塔的计算举例 304

参考文献 307

第十二章　换热设备 308

第一节 传热计算的一般公式及参数 308

一、热传递量的计算 308

二、有效平均温度差 309

三、流体的平均温度 313

四、传热壁面的温度 314

五、定性温度 315

六、传热系数 316

七、换热器内流体流速的选择 318

第二节　当量直径计算 319

八、流体最终温度的选择 319

第三节　给热系数 321

一、流体自然对流时的给热系数 322

二、无相变强制对流的给热系数 322

三、冷凝给热系数 327

四、沸腾给热系数 329

五、热辐射给热系数 331

六、几种特定条件下的给热系数 332

第四节　几种间壁换热设备的设计 334

一、列管式换热器 334

二、套管式换热器 339

三、螺旋板式换热器 339

四、蛇管式换热器 343

五、淋洒式换热器 343

一、混合换热器中的热交换与质交换 344

第五节　混合换热器的设计 344

二、填充式气体冷却塔的计算 345

第六节　冷却冷凝器的设计 347

一、传热的基本公式 348

二、逐点计算法 349

三、三点法 350

第七节　保温壁温度和热损失的计算 351

一、平壁的热传导 351

二、圆筒壁的热传导 352

三、其它形状物体的热传导 352

四、由外壁至空气的给热系数的简化计算式及应用 353

参考文献 356

第一节　块状固体原料气化制取半水煤气系统计算 357

一、物料、热量衡算 357

第十三章　工艺计算举例 357

二、设备计算 372

第二节　石灰碳化煤球系统计算 382

一、加压变换气并联流程物料、热量衡算 382

二、加压变换气串联流程物料、热量衡算 391

第三节 一氧化碳变换系统计算 399

一、采用煤气冷激及蒸汽换热式变换炉的系统计算 399

二、采用水冷激式变换炉的系统计算 446

第四节 水洗脱除二氧化碳系统计算 468

一、物料衡算 468

二、水洗塔计算 471

第五节　碳化系统计算 474

一、物料及热量衡算 474

二、设备计算 485

一、物料及热量衡算 489

第六节　铜氨液脱除一氧化碳系统计算 489

二、设备计算 497

第七节　氨合成系统计算 512

一、物料及热量衡算 512

二、设备计算 520

第八节　氨压缩制冷系统计算 545

一、已知条件 545

二、确定制冷工况 545

三、确定耗冷量 545

四、氨压缩机的选择 545

五、蒸发器的选择 545

六、冷凝器的选择 545

八、液氨贮槽的选择 546

九、冷却水用量计算 546

七、氨油分离器的选择 546

第二篇 液态烃非催化部分氧化法制取合成氨原料气第一章　原料的品种及性质第一节　原料的品种 547

第二节　重油的性质 547

一、比重、重度和比重指数 547

二、粘度 548

三、比热 549

四、导热系数 550

五、闪点及凝点 550

六、化学组成 553

七、热值 554

第二章　液态烃部分氧化法的基本原理及工艺条件第一节　液态烃部分氧化反应的基本原理 555

第二节　液态烃部分氧化法的工艺条件 558

一、有效气体产率方程式 558

二、温度和氧油比 559

四、反应压力 560

三、蒸汽用量（蒸汽油比） 560

五、原料预热程度和热损失 561

第三章 重油部分氧化法工艺流程 562

第一节　工艺流程 562

一、急冷流程 562

二、废热锅炉流程 564

三、流程中的有关问题 564

第二节　急冷流程和废热锅炉流程的比较 567

一、热量回收率的比较 567

二、流程设备的比较 567

第三节　纯氧气化和富氧气化的比较 567

第四章　工艺计算 570

第一节　气化炉物料、热量和出口气体组成计算 570

一、第一种计算方法 570

二、第二种计算方法 577

三、第三种计算方法 582

四、富氧气化所得半水煤气组成的计算 585

第二节　热量回收及冷却的计算 592

一、急冷流程的计算 592

二、废热锅炉流程的计算 599

第五章　主要设备及计算 603

第一节　喷嘴 603

一、喷嘴的作用 603

二、雾化机理 603

三、雾化方法 603

四、喷嘴的结构和类型 604

五、喷嘴设计中的有关问题 607

六、喷嘴计算 610

一、结构 639

第二节　气化炉 639

二、容积、直径和高度的计算 642

三、气化炉的耐火、保温材料及砌筑方法 642

四、耐火及保温材料厚度及各砖层温度计算 645

第三节　废热锅炉 648

一、结构类型 648

二、盘管式废热锅炉的计算 648

第四节　急冷室与文氏管 666

一、急冷室 666

二、文氏管 672

第五节　气化设备 674

第六节　急冷流程和废热锅炉流程消耗指标 676

参考文献 677

第一节　脱硫和再生的原理 678

第二节　脱硫器的计算 678

第三篇　天然气间歇催化转化法制取合成氨原料气 678

第一章　天然气的脱硫 678

第二章　天然气间歇催化转化法制取合成氨原料气第一节 天然气间歇催化转化法的基本原理 681

一、吹风阶段 681

二、制气阶段 681

第二节　天然气间歇催化转化反应条件 682

一、转化温度 682

二、蒸汽量 683

三、吹风气中残氧 683

第三节　工艺流程 684

第四节　改良CN-2号触媒 684

二、计算 686

一、计算条件 686

第三章　物料、热量衡算及消耗指标 686

第一节　物料衡算 686

第二节　热量衡算 689

第三节　物料消耗指标 691

一、转化气消耗指标 691

二、天然气消耗指标 693

三、空气消耗指标 693

四、蒸汽消耗指标 693

第四节　热量回收 694

一、热量回收计算 694

二、废热锅炉产蒸汽量计算 695

第四章　主要设备工艺计算 696

第一节　蜗壳烧嘴的计算 696

第二节　燃烧炉的计算 700

第四节　蓄热炉的计算 701

第三节　转化炉的计算 701

第五节　废热锅炉的计算 702

第六节　脱硫及造气系统设备规格 707

一、年产3000吨型合成氨厂脱硫及造气系统设备规格 707

二、年产10000吨型合成氨厂脱硫及造气系统设备规格 708

参考文献 709

附录 711

一、气体的性质 711

（一）常用气体的主要物理性质 711

（二）气体常数 711

（三）空气的组成 711

附表1-1-1常用气体的主要物理性质 712

（四）空气的I-x图 713

（五）常用气体的热容 715

（六）常用气体的粘度 736

（七）常用气体的导热系数 754

（八）常用气体的生成焓 769

二、水和蒸汽的性质 796

（一）饱和态水的主要物理参数 796

（二）水的粘度 796

（三）水的表面张力 797

（四）饱和水蒸汽和饱和水的性质 797

（五）过热水蒸汽性质 806

（三）氨水的导热系数 817

四、液氨的性质 817

（一）液氨的比热 817

（一）氨水的比热 817

三、氨水的性质 817

（二）氨水的粘度 817

（二）液氨的粘度 818

（三）液氨的导热系数 818

五、某些固体物料的性质 819

（一）某些固体物料的比热 819

（二）某些固体物料的重度和导热系数 819

（一）常用保温材料 820

六、保温材料及保温厚度 820

（二）保温厚度 822

七、管道常用流速和算图 824

（一）管内各介质流速范围 824

（二）管道算图 825

八、常用数学公式和数据表 825

（一）重要常数 825

（二）常用公式 825

（三）对数表 828

（四）反对数表 832

（五）三角函数表 835

（六）平方表 841

（七）平方根表 843

（八）立方表 847

（九）立方根表 851

（十）弧度和度的换算表 856

九、单位换算表 858

（一）长度 858

（二）面积 858

（三）体积（容积） 859

（四）重量（质量） 859

（五）密度 860

（六）压力 861

（八）热、功、能 862

（七）力 862

（九）功率 863

（十）流量 863

（十一）导热系数 864

（十二）传热系数 865

（十三）粘度 865

（十四）热容（比热） 866

（十五）比容 867

（十六）表面张力 867

（十七）扩散系数 867

（十八）恩氏、赛氏、厘沲粘度换算图 868

（十九）水的各种硬度单位及换算 868

十、拉丁字母和希腊字母 869

参考文献 869