毕业论文《合成氨工艺设计》

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1、摘要氨是重要的无机化工产品之一，合成氨工业在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。我国合成氨装置很多，但合成氨装置的控制水平都比较低，大部分厂家还停留在半自动化水平，靠人工控制的也不少，普遍存在的问题是：能耗大、成本高、流程长，自动控制水平低。这种生产状况下生产的产品成本高，市场竞争力差，因此大部分化

2、肥行业处于低利润甚至处于亏损状态。为了改变这种状态，除了改变比较落后的工艺流程外，实现装置生产过程优化控制是行之有效的方法。合成氨生产装置是我国化肥生产的基础，提高整个合成氨生产装置的自动化控制水平，对目前我国化肥行业状况，只有进一步稳定生产降低能耗，才能降低成本，增加效益。而实现合成氨装置的优化是投资少、见效快的有效措施之一。合成氨装置优化控制的意义是提高整个合成氨装置的自动化水平，在现有工艺条件下，发挥优化控制的优势，使整个生产长期运行在最佳状态下，同时，优化系统的应用还能节约原材料消耗，降低能源消耗，提高产品的合格率

3、，增强产品的市场竞争能力。关键字　合成氨农业化学肥料意义14目录摘要2正文4一.前言41.1物理性质：41.2化学性质5二.合成氨工业产品的用途52.1氨气用途：52.2氨水用途5三.合成氨的生产工艺6３．１原料气制备6３．１．１一氧化碳变换过程6３．１．２脱硫脱碳过程6３．１．３气体精制过程7３．１．４氨合成7３．２合成氨的催化机理7３．３催化剂的中毒8四．影响合成氨的因素：8４.１温度对氨合成反应的影响8４.２压力对氨合成反应的影响8４.３空速对氨合成反应的影响9４.４氢氮比对氨合成反应的影响9五．研究现状9六.发展趋

4、势10七.研究合成氨的意义:11７.１、施用化肥之必然11７.２.使用化肥的作用11７．２．１提高粮食产量11７．２．２提高土壤肥力12７．２．３发挥良种潜力12７．２．４补偿耕地不足13７．２．５增加有机肥量13７．２．６发展绿色资源13７．３、化肥与生物能增值13致谢15参考文献1614正文一.前言1.1物理性质：无色气体,有刺激性恶臭味。分子式NH3。分子量17.03。相对密度0.7714g/l。熔点-77.7℃。沸点-33.35℃。自燃点651.11℃。蒸气密度0.6。蒸气压1013.08kPa(25.7℃)。1.

5、2化学性质蒸气与空气混合物爆炸极限16～25%(最易引燃浓度17%)。氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性,0.1N水溶液PH值为11.1。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火,难以点燃而危险性较低;但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。与硫酸或其它强无机酸反应放热,混合物可达到沸腾。不能与下列物质共存:乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、

6、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。二.合成氨工业产品的用途2.1氨气用途：a：工业上用氨气来通过氧化制造硝酸，而硝酸是重要的化工原料。b：制造化肥。2.2氨水用途：a.氨水是实验室重要的试剂b.军事上作为一种碱性消毒剂，用于消毒沙林类毒剂。常用的是10%浓度的稀氨水（密度0.960），冬季使用浓度则为20%。14c.无机工业用于制选各种铁盐。d.毛纺、丝绸、印染等工业用于洗涤羊毛、呢绒、坯布，溶解和调整酸碱度，并作为助染剂等。e.有机工业用作胺化剂，生产热固性酚醛树脂的催化剂。f.医药上用稀氨水对呼吸和循环起反射性刺激，

7、医治晕倒和昏厥，并作皮肤刺激药和消毒药。g.也用作洗涤剂、中和剂、生物碱浸出剂。还用于制药工业，纱罩业，晒图等。三.合成氨的生产工艺３．１原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。净化，对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。３．１．１一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数

8、一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：CO+H2OH→2+CO2=-41.2kJ/mol0298HΔ由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二