ĐỒ ÁN - Thiết kế thiết bị tổng hợp Amoniac
3 thg 11, 2025 | 16:49

ĐỒ ÁN - Thiết kế thiết bị tổng hợp Amoniac




Cho đến nay, phương pháp Haber-Bosch là thông dụng nhất để tổng hợp amoniac với hơn 90% sản lượng NH3 toàn thế giới sử dụng quá trình này năm 2009 [6]. Các công nghệ tổng hợp amoniac rất đa dạng, trong đó các công nghệ hiện tại thông dụng còn được sử dụng trong công nghiệp như Haldor Topsoe (HTAS), Kellogg Brown Root (KBR), CF
Braun, Uhde, Linde v.v. Công nghệ của hãng Haldor Topsoe là thông dụng nhất với gần 50% nhà máy sản xuất amoniac trên thế giới được xây dựng mới theo công nghệ này [7].
Ngày nay, các công nghệ tổng hợp NH3 vẫn tiếp tục được cải tiến kỹ thuật nhằm mục đích giảm năng lượng tiêu thụ, tối ưu hóa công nghệ, tăng tính kinh tế, giảm thiểu lượng khí thải khí nhà kính và tìm kiếm nguồn nguyên liệu đầu vào đa dạng và rẻ hơn.

Qua những giới thiệu sơ bộ kể trên, ta có thể thấy được amoniac có rất nhiều ứng dụng trong thực tế. Vì vậy đề tài “Thiết kế thiết bị tổng hợp amoniac” có ý nghĩa thực tiễn lớn.
Trong đề tài có sử dụng các thông số mang tính kế thừa được lựa chọn từ công nghệ của hãng Haldor Tosoe và bản vẽ kỹ thuật thiết bị tổng hợp NH3 từ nhà máy đạm Phú Mỹ như các thông số về áp suất, nhiệt độ v.v với nguồn nguyên liệu là N2 và H2.




NỘI DUNG:




PHẦN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ............................................................................... 3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ AMONIAC ....................................................................... 3
1.1. Cấu tạo phân tử NH3 ................................................................................................. 3
1.2. Tính chất vật lý.......................................................................................................... 3
1.3. Tính chất hóa học ...................................................................................................... 5
CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP NH3.................................................................... 7
2.1. Nguyên liệu để tổng hợp NH3 ................................................................................... 7
2.2. Cơ sở hóa lý của quá trình tổng hợp NH3 ................................................................. 8
2.2.1. Cân bằng của phản ứng ....................................................................................... 8
2.2.2. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng ............................................................................ 10
2.2.3. Cơ chế của quá trình tổng hợp NH3 .................................................................. 10
2.3. Xúc tác trong quá trình tổng hợp NH3 .................................................................... 11
CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP AMONIAC .................................................... 14
3.1. Điều kiện công nghệ................................................................................................ 14
3.2. Lựa chọn công nghệ sản xuất .................................................................................. 15
3.2.1. Công nghệ sản xuất NH3 của một số hãng trên thế giới ................................... 15
3.2.1.1. Sơ đồ công nghệ tổng hợp NH3 của hãng Linde ........................................ 15
3.2.1.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất NH3 của hãng Kellogg Brown.......................... 15
3.2.1.3. Sơ đồ công nghệ tổng hợp NH3 của hãng UHDE ...................................... 15
3.2.1.4 Sơ đồ công nghệ sản xuất NH3 của Hardol Topsoe .................................... 15
3.2.2. Lựa chọn công nghệ sản xuất ........................................................................... 20
3.3. Miêu tả tóm tắt sơ đồ công nghệ ............................................................................. 20
3.4. Công nghệ sản xuất ammoniac của hãng Hardol Topsoe ....................................... 21
3.4.1. Cấu tạo tháp tổng hợp NH3 .............................................................................. 21
3.4.2. Nguyên tắc hoạt động của tháp tổng hợp ......................................................... 22
PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ ................................................................................... 24
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG ................. 24
4.1. Cân bằng vật chất .................................................................................................... 24
4.1.1. Cân bằng vật chất cho tháp tổng hợp ammoniac .............................................. 24
4.1.2. Cân bằng vật chất cho quá trình ....................................................................... 26
4.2. Tính toán cân bằng nhiệt lượng............................................................................... 32
4.2.1. Thông số cơ bản ................................................................................................ 32
4.2.2. Cân bằng nhiệt lượng ........................................................................................ 34
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC THÁP VÀ TÍNH TOÁN CƠ KHÍ ............. 38
5.1. Tính toán kích thước tháp ....................................................................................... 38
5.1.1. Thể tích của hai lớp xúc tác .............................................................................. 38
5.1.2. Tính toán nhiệt độ ra vào các lớp xúc tác của dòng hỗn hợp khí ..................... 41
5.1.3. Tính toán thiết bị truyền nhiệt .......................................................................... 47
5.2. Tính toán cơ khí ...................................................................................................... 53
5.2.1. Thân tháp .......................................................................................................... 53
5.2.2. Tính toán nắp thiết bị ........................................................................................ 56
5.2.3. Tính toán đáy thiết bị ........................................................................................ 57
5.2.4. Bích ghép ống dẫn và đệm................................................................................ 57
5.2.5. Tính chân đỡ và tai treo .................................................................................... 59
5.2.6. Tính toán chiều cao tháp ................................................................................... 61
CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ .................................................................... 63
6.1. Thiết bị giải nhiệt bằng nước .................................................................................. 63
6.2. Thiết bị gia nhiệt nhập liệu...................................................................................... 68
6.3. Tính toán thiết bị gia nhiệt dòng tuần hoàn ............................................................ 73
PHẦN 4: KẾT LUẬN ..







Cho đến nay, phương pháp Haber-Bosch là thông dụng nhất để tổng hợp amoniac với hơn 90% sản lượng NH3 toàn thế giới sử dụng quá trình này năm 2009 [6]. Các công nghệ tổng hợp amoniac rất đa dạng, trong đó các công nghệ hiện tại thông dụng còn được sử dụng trong công nghiệp như Haldor Topsoe (HTAS), Kellogg Brown Root (KBR), CF
Braun, Uhde, Linde v.v. Công nghệ của hãng Haldor Topsoe là thông dụng nhất với gần 50% nhà máy sản xuất amoniac trên thế giới được xây dựng mới theo công nghệ này [7].
Ngày nay, các công nghệ tổng hợp NH3 vẫn tiếp tục được cải tiến kỹ thuật nhằm mục đích giảm năng lượng tiêu thụ, tối ưu hóa công nghệ, tăng tính kinh tế, giảm thiểu lượng khí thải khí nhà kính và tìm kiếm nguồn nguyên liệu đầu vào đa dạng và rẻ hơn.

Qua những giới thiệu sơ bộ kể trên, ta có thể thấy được amoniac có rất nhiều ứng dụng trong thực tế. Vì vậy đề tài “Thiết kế thiết bị tổng hợp amoniac” có ý nghĩa thực tiễn lớn.
Trong đề tài có sử dụng các thông số mang tính kế thừa được lựa chọn từ công nghệ của hãng Haldor Tosoe và bản vẽ kỹ thuật thiết bị tổng hợp NH3 từ nhà máy đạm Phú Mỹ như các thông số về áp suất, nhiệt độ v.v với nguồn nguyên liệu là N2 và H2.




NỘI DUNG:




PHẦN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ............................................................................... 3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ AMONIAC ....................................................................... 3
1.1. Cấu tạo phân tử NH3 ................................................................................................. 3
1.2. Tính chất vật lý.......................................................................................................... 3
1.3. Tính chất hóa học ...................................................................................................... 5
CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP NH3.................................................................... 7
2.1. Nguyên liệu để tổng hợp NH3 ................................................................................... 7
2.2. Cơ sở hóa lý của quá trình tổng hợp NH3 ................................................................. 8
2.2.1. Cân bằng của phản ứng ....................................................................................... 8
2.2.2. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng ............................................................................ 10
2.2.3. Cơ chế của quá trình tổng hợp NH3 .................................................................. 10
2.3. Xúc tác trong quá trình tổng hợp NH3 .................................................................... 11
CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP AMONIAC .................................................... 14
3.1. Điều kiện công nghệ................................................................................................ 14
3.2. Lựa chọn công nghệ sản xuất .................................................................................. 15
3.2.1. Công nghệ sản xuất NH3 của một số hãng trên thế giới ................................... 15
3.2.1.1. Sơ đồ công nghệ tổng hợp NH3 của hãng Linde ........................................ 15
3.2.1.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất NH3 của hãng Kellogg Brown.......................... 15
3.2.1.3. Sơ đồ công nghệ tổng hợp NH3 của hãng UHDE ...................................... 15
3.2.1.4 Sơ đồ công nghệ sản xuất NH3 của Hardol Topsoe .................................... 15
3.2.2. Lựa chọn công nghệ sản xuất ........................................................................... 20
3.3. Miêu tả tóm tắt sơ đồ công nghệ ............................................................................. 20
3.4. Công nghệ sản xuất ammoniac của hãng Hardol Topsoe ....................................... 21
3.4.1. Cấu tạo tháp tổng hợp NH3 .............................................................................. 21
3.4.2. Nguyên tắc hoạt động của tháp tổng hợp ......................................................... 22
PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ ................................................................................... 24
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG ................. 24
4.1. Cân bằng vật chất .................................................................................................... 24
4.1.1. Cân bằng vật chất cho tháp tổng hợp ammoniac .............................................. 24
4.1.2. Cân bằng vật chất cho quá trình ....................................................................... 26
4.2. Tính toán cân bằng nhiệt lượng............................................................................... 32
4.2.1. Thông số cơ bản ................................................................................................ 32
4.2.2. Cân bằng nhiệt lượng ........................................................................................ 34
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC THÁP VÀ TÍNH TOÁN CƠ KHÍ ............. 38
5.1. Tính toán kích thước tháp ....................................................................................... 38
5.1.1. Thể tích của hai lớp xúc tác .............................................................................. 38
5.1.2. Tính toán nhiệt độ ra vào các lớp xúc tác của dòng hỗn hợp khí ..................... 41
5.1.3. Tính toán thiết bị truyền nhiệt .......................................................................... 47
5.2. Tính toán cơ khí ...................................................................................................... 53
5.2.1. Thân tháp .......................................................................................................... 53
5.2.2. Tính toán nắp thiết bị ........................................................................................ 56
5.2.3. Tính toán đáy thiết bị ........................................................................................ 57
5.2.4. Bích ghép ống dẫn và đệm................................................................................ 57
5.2.5. Tính chân đỡ và tai treo .................................................................................... 59
5.2.6. Tính toán chiều cao tháp ................................................................................... 61
CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ .................................................................... 63
6.1. Thiết bị giải nhiệt bằng nước .................................................................................. 63
6.2. Thiết bị gia nhiệt nhập liệu...................................................................................... 68
6.3. Tính toán thiết bị gia nhiệt dòng tuần hoàn ............................................................ 73
PHẦN 4: KẾT LUẬN ..





M_tả /a> M_tả

Chuyên mục:

Không có nhận xét nào: