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时间:2017-07-05
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1、年产三十万吨合成氨合成工段工艺设计毕业论文1.绪论1.1合成氨简介在高温高压和催化剂存在的条件下,将精制的氢氮混合气直接合成为氨,然后将所得的气氨从未合成的为氨的混合气中冷凝分离出来。由于受反应平衡影响,氢氮混合气不能全部转化为氨,反应后气体中一般只有10%-20%,通常采用冷冻的方法将已合成的氨分离,然后在未反应的氢氮混合气中补充新鲜气进行循环反应。氨合成反应是一个放热反应,而氨分离过程又要消耗大量的冷量。在氨合成系统中合理设计回收反应热的设备,可降低冷量的消耗。氨合成工段的生产状况直接影响到合成氨厂生产成本的高低,它是合成氨
2、厂节能减排的关键工序之一。根据合成氨反应中采用的压力、温度及催化剂型号的不同,氨合成的方法可以分为低压法(15-20MPa)、中压法(20-32MPa)和高压法三种。目前合成氨厂普片采用的采用的是低压法和中压法。1.2合成氨概况合成氨是重要的无机化工产品之一,最早是由德国化学家哈伯于1902年研究出来的,其原理是由氮气和氢气在一定条件下直接合成氨,并于1908年申请专利。后来,他继续研究,于1909年改进了合成技术,使氨的含量达到6%以上。合成氨工业起初是因为制作炸药而被重视,在20世纪初期形成规模,为战争服务;第一次世界大战结
3、束后,转向为农业、工业服务。随着科学技术的发展,对合成氨的需要量日益增长。20世纪50年代后氨的原料构成发生重大变化,近数十年来合成氨工业发展很快,大型化、低能耗、清洁生产成为合成氨装置发展主流,技术改进主要方向是研制性能更好的催化剂、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。合成氨工业已有一个世纪的历史,在国民经济中占有重要地位。合成氨在农业上有非常重要的地位,氮肥,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。同时,合成氨也是大宗化工产品之一,世界每年合成氨有80%用
4、来生产化学肥料,20%作为其它化工产品的原料。据IFA全球合成氨产能的调查,统计从2007年的1.763亿吨NH3已增加到2012年的4.652亿吨NH3,增加量的三分之一将通过产能改造实现,其余三分之二将通过全球范围内近50套生产装置的开车实现,其中有一半来自中国。2008年中国合成氨新建或拟建项目产能达300万吨,其中平安化肥有限责任公司设计年产合成氨15万吨、硝铵30万吨,项目总投资8亿元,建设周期为2009年-2010年;潞安矿业集团有限责任公司计划投资年产合成氨30万吨建设周期为2009-2011年,总投资为28亿元;
5、中国石油青海油田分公司投资建设年产合成氨45万吨,前期工作已开始,项目总投资25亿元;山西同德化工股份有限公司08年投资建设年产合成氨18万吨、硝酸铵10万吨、甲醇3万吨、尿素22万吨。山西省临汾市建设年产18万吨合成氨、年加工30万吨尿素的生产装置。该项目建设周期为2008年-2010年,项目总投资为8.4399亿元;安徽三星化工有限责任公司投资年产50万吨合成氨100万吨尿素6万吨三聚氰胺工程。2009年初年国务院研究通过保障化肥生产供应,促进化肥行业改革和发展的政策,标志着国内化肥市场化改革的正式启动,国家对支持农业生产、
6、保障粮食安全给予了极大的重视,为了调动农民的种田积极性,各项农资补贴大幅度提高。这些政策不但调动了农民种田、购肥的积极性,也成为支撑化肥市场的信心,国内化肥市场产能大量释放。春节过后,随着供电和运输逐步恢复,尿素和硝酸企业开始复工或加大生产负荷,春季用肥季节的逐渐临近,各地尿素市场开始出现回暖,对合成氨市场需求也逐渐上升,来自chemsino分析预测,09年合成氨市场仍将保持稳定,新建装置项目计划延展受到国家产业政策的鼓励,当前我国尿素供应依旧紧张,今后5-10年内,我国尿素的需求将增加1000万吨以上,合成氨行业景气度依旧看好
7、。1.3合成氨工业的发展趋势原料路线的变化方向煤的储量约为石油、天然气总和的10倍,自从70年代中东石油涨价后,从煤制氨路线重新受到重视,但因以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故,到20世纪末,世界大多数合成氨厂仍将以气体燃料为主要原料。节能和降耗合成氨成本中能源费用占较大比重,合成氨生产的技术改进重点放在采用低能耗工艺、充分回收及合理利用能量上,主要方向是研制性能更好的催化剂、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。与其他产品联合生产合成氨生产中副产大量的二氧化碳,不仅可用于冷冻、饮料
8、、灭火,也是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的原料。如果在合成氨原料气脱除二氧化碳过程中能联合生产这些产品,则可以简化流程、减少能耗、降低成本。1.4合成氨的工艺流程合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展,合成氨技术趋于成熟,形成了一大批各
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