年产3000吨合成氨厂合成系统工艺设计毕业论文

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1、年产3000吨合成氨厂合成系统工艺设计毕业论文目录摘要I第一章设计项目1第二章前言22.1合成氨的用途22.2合成氨的性质22.3合成氨的工艺流程32.4发展前景5第三章工艺设计说明书73.1产品用途、原料规格要求73.2设计任务书及本设计主要工艺技术指标73.3主要公式、物性数据来源及计算公式83.4环保及安全要求10第四章设计计算书114.1物料衡算114.2热量衡算194.3主要设备工艺计算33第五章小结75参考文献76致谢77附录78①合成塔装配图78②带控制点的工艺流程图787878第一章设计项目设计项目名称：

2、3000吨型合成氨厂合成系统工艺和设备设计工艺设计条件：1.1物料衡算计算基准：1000标准立方米精炼气2.1热量衡算计算基准：1000标准立方米精炼气小时氨产量：680Kg基准温度：0℃液氨的焓：采用《氮气工作者手册》中的数据高压混合气体平均分子热容计算方法：本设计中，在混合气体中的气氨未冷凝时，采用分压叠加法，即先算出高压下真实分子热容，再换算为平均分子热容，在有气氨冷凝时，因处于氨饱和区内，则采用压力校正法，即先算出常压下平均分子热容，再换算为高压下平均分子热容。因此两种方法的计算结果是有出入的。有时，在同一设备中

3、会有处于和不处于氨饱和区的几种气体同时出现，为了避免采用两种不同的热容计算法而引起误差，就统一采用压力校正法(如冷交换器等）。1.3主要设备工艺计算计算基准：每小时氨产量680Kg，结合VSH-XB版设备复核进行。78第二章前言2.1合成氨的用途合成氨工业是基础化学工业的重要组成部分，有十分广泛的用途。氨可生产多种氨肥，如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵等；还可生产多种复合肥，如磷肥等。氨也是重要的工业原料。基本化学工业中的硝酸、纯碱及各种含氮无机盐；有机工业各种中间体，制药中磺胺药，高分子中聚纤维、氨基塑料、丁氰橡胶、冷

4、却剂等[1]。国防工业中三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纤维等.合成氨是重要的无机化工产品之一，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。合成工段在合成氨生产是最后一道工序，将前面工序送来的合格气体合成氨，作为工业原料供后产品工序使用。2.2合成氨的性质氨是无色气体,有刺激性恶臭味。分子式NH3。分子量17

5、.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℃)。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

6、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、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。1784年，有学者证明氨是由氮和氢组成的[2]。19世纪末，在热力学、动力学和催化剂等领域取得进展后，对合成氨反应的研究有了新的进展。1901年法国物理化学家吕•78查的利提出氨合成的条件是高温、高压，并有适当催化剂存在。1909年，德国人哈伯以锇为催化剂在17-20MPa和500-600℃温度下进行了合成氨研究，得到6％的氨。1910年成功

7、地建立了能生产80氨的试验装置。1911年米塔研究成功以铁为活性组分的合成催化剂，铁基催化剂活性好、比锇催化剂价廉、易得[3]。合成氨的原料是氢气和氮气。氮气来源于空气，可以在制氢过程中直接加入空气，或在低温下将空气液化、分离而得；氢气来源于水或含有烃的各种燃料。工业上普遍采用的是以焦炭、煤、天然气、重油等燃料与水蒸气作用的气化方法。合成氨过程由许多环节构成，氨合成反应过程是整个工艺过程的核心[4]。2.3合成氨的工艺流程氨合成的工艺流程:　(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，

8、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。　(2)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。　　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