年产30万吨合成氨工艺设计.doc

1、.年产30万吨合成氨工艺设计作 者 姓 名 专 业 指导教师姓名 专业技术职务 目 录摘 要 4第一章 合成氨工业概述51.1氨的性质、用途及重要性 51.1.1氨的性质51.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用 61.2 合成氨工业概况61.2.1发展趋势61.2.2我国合成氨工业发展概况71.2.3世界合成氨技术的发展91.3合成氨生产工艺111.3.1合成氨的典型工艺流程111.4设计方案确定131.4.1原料的选择131.4.2 工艺流程的选择141.4.3 工艺参数的确定14第二章 设计工艺计算2.1 转化段物料衡算152.1.1 一段转化炉的物料衡算162.2 转化段热量衡算242

2、.2.1 一段炉辐射段热量衡算242.2.2 二段炉的热量衡算322.2.3 换热器101-C、102-C的热量衡算342.3 变换段的衡算352.3.1 高温变换炉的衡算352.3.2 低温变换炉的衡算382.4 换热器103-C及换热器104-C的热负荷计算412.4.1 换热器103-C热负荷412.4.2 换热器104-C热负荷422.5 设备工艺计算422.6 带控制点的工艺流程图及主要设备图462.7生产质量控制462.8三废处理47.摘 要氨是重要的基础化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。本设计是以天然气为原料年产

3、三十万吨合成氨的设计。近年来合成氨工业发展很快，大型化、低能耗、清洁生产均是合成氨设备发展的主流，技术改进主要方向是开发性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等方面上。设计采用的工艺流程简介：天然气经过脱硫压缩进入一段转化炉，把CH4和烃类转化成H2，再经过二段炉进一步转化后换热进入高变炉，在催化剂作用下大部分CO和水蒸气反应获H2和CO2，再经过低变炉使CO降到合格水平，去甲烷化工序。关键词：合成氨 天然气 ABSTRACTAmmonia is one of the important basic chemical products,

4、occupies an important position in national economy. Ammonia production after years of development, has now developed into a mature chemical production process. This design is the design of the natural gas as raw material to produce three hundred thousand tons of synthetic ammonia. Synthetic ammonia

5、industry develops very fast in recent years, large scale, low energy consumption, clean production is the mainstream in the development of synthetic ammonia equipment, technical improvement is the main direction of development of better performance of catalyst, reducing ammonia synthesis pressure, t

6、he development of new materials gas purification methods, reduce fuel consumption, recovery and rational utilization of low heat, etc. Introduction to the design process used: compressed natural gas after desulfurization enter reformer, the CH4 and hydrocarbons into H2, and then further transformed

7、after Sec furnace heat exchanger into the hypervariable furnace, most CO and water vapor in the catalyst reaction for H2 and CO2, and then through the low variant oven down to an acceptable level of CO, to the methanation processes.Key words：Ammonia gas第一章 合成氨工业概述1.1氨的性质、用途及重要性1.1.1氨的性质氨分子式为，在标准状态下是

8、无色气体，比空气轻，具有特殊的刺激性臭味。人们在大100cm/m氨的环境中，每天接触八小时会引起慢性中毒。主要化学性质：（1）、NH（挥发性）遇HCl（挥发性）气体有白烟产生,可与氯气反应。电离方程式：（2）、氨水（一水合氨，NH3H2O）可腐蚀许多金属，尤其铜，氨区内一般要求不准用铜材质设备，一般若用铁桶装氨水，铁桶应内涂沥青。（3）、氨的催化氧化是放热反应，产物是NO，是工业制硝酸的重要反应，NH也可以被氧化成N。（4）、NH能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。在水中产生少量氢氧根离子，呈弱碱性.（5)、氨与酸反应生成铵盐：NH+HCI=NHCI氨在英文中有时会被称作anhydrous ammon

9、ia（译为无水氨），以和在英文中与它名称类似的氨水区别。中文中很少有人会把氨气和氨水混为一谈。氨气溶于水得到氨水，氨水的主要成分是一水合氨，但是不能认为一水合氨就是氨水。而且氨水成碱性的原因就是一水合氨在水中电离出氢氧根离子。市售氨水浓度为25%-28%。NH HO NH+OH-其性质和氨气完全不一样。实验室的稀氨水一的浓度一般为1M至2M。氨的饱和水溶液（大约18M）的密度是0.880g cm，故可称之为.880 Ammonia。主要物理性质：（1）有刺激性气味的气体氨对人体的眼、鼻、喉等有刺激作用，吸入大量氨气能造成短时间鼻塞，并造成窒息感，眼部接触以造成流泪，接触时应小心。如果不慎接触过

10、多的氨而出现病症，要及时吸入新鲜空气和水蒸气，并用大量水冲洗眼睛。（2）密度小氨气的密度为0.771g/L（标准状况下）（3）沸点较高氨很容易液化，在常压下冷却至-33.5或在常温下加压至700KPa至800KPa，气态氨就液化成无色液体，同时放出大量的热。液态氨汽化时要吸收大量的热，使周围物质的温度急剧下降，所以氨常作为制冷剂。以前一些老式冰棍就是利用氨气制作的（4） 易溶于水（5） 氨极易溶于水，在常温、常压下，1体积水能溶解约700体积的氨。1.1.2氨的用途及在国民生产中的作用 氨是基本化工产品之一，用途很广。化肥是农业的主要肥料，而其中的氮肥又是农业上应用最广泛的一种化学肥料，其生产

11、规模、技术装备水平、产品数量，都居于化肥工业之首，在国民经济中占有极其重要的地位。各种氮肥生产是以合成氨为主要原料的，因此，合成氨工业的发展标志着氮肥工业的水平。以氨为主要原料可以制造尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵等氮素肥料。还可以将氨加工制成各种含氮复合肥料。此外，液氨本身就是一种高效氮素肥料，可以直接施用，一些国家已大量使用液氨。可见，合成氨工业是氮肥工业的基础，对农业增产起着重要的作用。氨也是重要的工业原料，广泛用于制药、炼油、纯碱、合成纤维、合成树脂、含氮无机盐等工业部门。将氨氧化可以制成硝酸，而硝酸又是生产炸药、染料等产品的重要原料。现代国防工业和尖端技术也都与氨合成工业有密

12、切关系，如生产火箭的推进剂和氧化剂，同样也离不开氨。此外，氨还是常用的冷冻剂。合成氨工业的迅速发展，也促进和带动了许多科学技术部门的发展，如高压技术、低温技术、催化技术、特殊金属材料、固体燃料气化、烃类燃料的合理利用等。同时，尿素和甲醇的合成、石油加氢、高压聚合等工业，也是在合成氨工业的基础上发展起来的。所以合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地位，氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个重要部门4。1.2合成氨工业概况1.2.1发展趋势氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位；同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10%的能源用于生产合成氨。氨主要用于农业，合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨