化工合成大作业--化工0808--合成氨

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1、北京化工大学《化学过程合成与分析》大作业学院：化学工程学院班级：化工0808姓名：学号：指导教师：2010年月氨合成工艺流程的模拟分析1.绪论2.最优物料的断裂3.收敛单元4.换热单元5.氨分离单元6.氨合成催化反应单元7.合成氨工况的模拟分析8.总结和相关计算第一绪论一、氨的性质和用途1、氨的性质氨在标准状态下是无色气体，比空气密度小，具有刺激性气味，会灼伤皮肤、眼睛，刺激呼吸器官粘膜。空气中氨质量分数在0.5%~1.0%时，就能使人在几分钟内窒息。氨的相对分子质量为17.03，沸点（0.10

2、13Mpa）-33.35℃，冰点-77.7℃，临界温度132.4℃，临界压力11.28Mpa，液氨的密谋（0.1013Mpa，-33.4℃）为0.6818kg/L，标准状态下气氨的密度7.714×10~-4kg/L，摩尔体积22.08L/mol。液氨挥发性很强，气化热较大。氨极易溶于水，可生产含氨15%~30%（质量）的商品氨水，氨溶解时放出大量的热。氨水溶液呈弱碱性，易挥发。氨是一种可燃物质，自然点为630℃，一般较难点燃。馆的化这性质较活泼，能与酸反应生成盐，与空气或混合物在一定范围内能够发

3、生爆炸，常压、补天浴日下的爆炸范围分别为15.5%~28%和13.5%~82%。2、氨的用途氨主要用来制造化学肥料，也作为皓首其他化工产品的原料。基本化工焐的硝酸、纯碱，含氮无机盐，有机化学工业中的含氮中间体，制药工业中的磺胺类芗、维生素、搭配，化纤和塑料工业中的己内酰胺、己二胺、等，都需要直接或间接以氨为原料。氨还应用于国防工业和尖端技术中，以及做冷冻、冷藏系统的制冷剂。二、氨的发现与合成氨是1754年Priestley回执氨化铵和石灰混合物时发现的。1784年，C.L.Berthollet确

4、定氨由氮和氢组成。19世纪中叶，随着炼焦工业兴起，副产焦炉所中除氢、甲烷等主要组分外，尚有少量可以回收，但因回收的氨量不能满足需要，俱全众研究将空气中的游离态氨转变成氨的方法。1901年，Lechatelier第一个提出氨的全成条件是高温、高压并采用适当的催化剂。随后，Haber和Nernst从化学热力学角度研究了高压下氨的合成和分解，并在一定压力下采用催化剂进行氨的合成试验。1909年，Haber用锇催化剂，在17.5~20.0Mpa和500-600℃下，攻得6%的氨，这一成就为氨合成趱工业化

5、打下了基础。三、合成氨生产的进展第一次世界大战结束后，德国回战败而被迫把合成氨技术公开。一些国家在此基础上做了改进，出现了不同压力的合成方法：低压法（10Mpa）、中压法（20~30Mpa）用高压法（70~100Mpa），但大多数工厂采用中压法，所用原料主要是焦炭和焦炉气。20世纪50年代，由于天然气、石油资源大量开采，为合成氨提供了丰富的原料，世界合成氨工业的迅速发展。起初，各国将天然气作为原料。随着石脑油蒸汽转化催化剂的度制成功，缺乏天然气的国家开发了以后脑油为原料的生产方法。在重油部分氧化

6、法成功以后，重油也成了合成氨工业的重要原料。20世纪60年代以后，开发了多种活性好的新型催化剂，能量的回收与利用更趋合理。大型化工程技术等方面的进展，促进了合成氨工业的高速发展，引起了合成氨装置的重大变革，其主要内容包括以下几点为：1、单毓大型化2、热能综合利用3、高度自动化四、我国合成氨工业发展的概况我国合成氨工业于20世纪30年代起步，当时只有大连和南京两地建有氨厂，最高年产量50kt.僵解放前夕，因遭到不同程度的破坏，或原料短缺而停产。我国合成氨工业的发展是从建设中型据开始的。50年代初，

7、在恢复、扩建老厂的同时，从前苏联引进了三套以煤为原料的年产50kt的合成氨装置，1957年先后建成投产。1961年试制成功了高压往复式压缩机和氨合成塔，樗着我国具有自力更生发展合成氨的能力。于是我国自行设计、制造、安装的上产50kt的中型据陆续建成。60年代引进以重油为原料的年产100kt、50kt的合成氨装置各一套。我国合成氨工业经过40多年的发展，产量已跃居世界第1位，现已掌握了以焦炭、无烟煤、褐煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃等气固液多种原料生产合成氨的技术，形成了我国特有的煤、石油

8、、天然气原料并存和大、中、小规模并存的合成氨生产格局。五、合成氨生产的典型流程和特点除电解法外，不管用何种粗原料气中都含有硫化物、一氧化碳、二氧化碳等，这些物质都是氨合成催化剂的毒物，在进行氨合成之前，需要将其彻底清除。因此，合成氨过程包括以下三个主要步骤：造气即制备含有氢、一氧化碳、氮的粗原料气。净化降去粗原料气中氢、氮以外的杂质。压缩和合成将符合要求的氢氨混合气压缩到，在铁催化剂与高温条件下合成为氨。1、以煤为原料的合成氨流程我国以煤为原料的中型合成氨厂多数采用60年代开发的三人间净化流程，