合成氨仿真合成工序操作手册 毕业设计

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1、四川化工职业技术学院毕业论文（设计）摘要毕业设计（论文）题目合成氨仿真合成工序操作手册系（部）化学工程系专业应用化工指导教师作者完成日期2013年5月22日1四川化工职业技术学院毕业论文（设计）目录1概述12氨合成反应的特点12.1氨合成的化学反应13氨合成反应的化学平衡23.1平衡常数23.2平衡氨含量24氨合成动力学24.1反应机理24.2反应速度34.3内扩散的影响35影响合成塔操作的各种因素45.1影响合成塔反应的条件：45.2合成反应的操作控制45.3下面是影响合成回路各个条件的一些因素：55.3.1.合

2、成塔的压力55.3.2触媒的温度55.3.3氢氮比：55.3.4循环气中氨含量：65.4合成触媒的性能65.4.1触媒的活化65.4.2触媒的毒物：67氨合成主要设备77.1.合成塔77.1.1结构特点77.2.1什么是冷激式77.2.2为什么要采用冷激式77.2.3工作原理77.4氨冷器（拓展）97.4.1构造97.4.2冷交内流程97.4.3作用97.6蒸汽透平机118生产流程简述128.1合成系统128.2冷冻系统149环境保护与尾气回收169.1合成氨尾气的回收169.2环境保护1610知识拓展1610.2

3、.1合成氨工艺流程分类原则1710.3.1踹振17III四川化工职业技术学院毕业论文（设计）10.3.2喘振的预防1810.4.1氨合成塔的分类1810.5.1闪蒸的原理1810.5.2闪蒸的作用1810.6.1合成段循环机压差大的原因1910.7.1透平机及工作原理 1910.8.1卧式氨合成塔——缩短平衡温距1910.9.1径向氨合成塔（托普索型）21致谢23III四川化工职业技术学院毕业论文（设计）1概述生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。用途氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业

4、原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12%。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。贮运商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运。氨的合成是氨厂最后一道工序，任务是在适当的温度、压力和有催化剂存在的条件下，将经过精制的氢氮混和气直接合成为氨。然后将

5、所生成的气体氨从未合成为氨的混和气体中冷凝分离出来，得到产品液氨，分离氨后的氢氮气体循环使用。由循环机送出的循环气和高压机送来的新鲜气，在滤油器中混合，分离掉油和水后，温度为30-40度。首先进入冷凝塔上部热交换器内将气体冷却，然后又到氨蒸发器管内与管外液氨换热，继续冷却至-5-0度，再进入冷凝塔下部氨分离器，分离掉液氨，气体进入冷凝塔上部热交换管间与管内气体换热后，经主副阀门控制进入合成塔。在温度为460-500度下，借助催化剂的催化作用合成氨。由塔底出来的合成气体，温度在200度左右进入废热回收器回收热量，气体

6、进入水冷却器，进一步冷却到35左右进入氨分离器，分离出液氨，而氢气和氮气混合气进入循环机，提高压力依次反复循环利用。2氨合成反应的特点2.1氨合成的化学反应氨合成的化学反应式如下：这一化学反应具有如下几个特点：1.是可逆反应。即在氢气和氮气反应生成氨的同时，氨也分解成氢气和氮气。2.是放热反应。在生成氨的同时放出热量，反应热与温度、压力有关。3.是体积缩小的反应。反应需要有催化剂才能较快的进行。22四川化工职业技术学院毕业论文（设计）3氨合成反应的化学平衡3.1平衡常数氨合成反应的平衡常数可表示为：=式中p(NH3

7、)、p(H2)、p(N2)-----为平衡状态下氨、氢、氮的分压。由于按合成反应是可逆、放热、体积缩小的反应，根据平衡移动定律可知，降低温度，提高压力，平衡向生成氨的方向移动，因此平衡常数增大。3.2平衡氨含量反应达到平衡时按在混和气体中的百分含量，称为平衡氨含量，或称为氨的平衡产率。平衡氨含量是给定操作条件下，合成反应能达到的最大限度。计算平衡常数的目的是为了求平衡氨含量。平衡氨含量与压力、平衡常数、惰性气体含量、氢氮比例的关系如下：4氨合成动力学4.1反应机理22四川化工职业技术学院毕业论文（设计）氮与氢自气相

8、空间向催化剂表面接近，其绝大部分自外表面向催化剂毛细孔的内表面扩散，并在表面上进行活性吸附。吸附氮与吸附氢及气相氢进行化学反应，一次生成NH、NH2、、NH3。后者至表面脱附后进入气相空间。可将整个过程表示如下：在上述反应过程中，当气流速度相当大，催化剂粒度足够小时，外扩散光和内扩散因素对反应影响很小，而在铁催化剂上吸附氮的速度在数值上很接近于合成氨的速度，