年产3000吨合成氨厂合成工段工艺设计_毕业设计

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1、继续教育学院毕业设计（论文）题目年产3000吨合成氨厂合成系统工艺设计专业化学工程与工艺姓名学号指导教师起讫日期2011年2月21日-2011年5月26日79年产3000吨合成氨厂合成系统工艺设计摘要氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。合成氨工业是基础化学工业之一。其产量居各种化工产品的首位。氨本身是重要的氮素肥料除石灰氮外，其它氮素肥料都是先合成氨，然后加工成各种铵盐或尿素。合成氨的生产主要分为原料气的制取原料气的净化与合成。合成工段是指精炼气反应生成氨气与氢气，从而进一步生产氨产品。本设计是生产3000吨合成氨的工艺计算。本设计工艺计算部分是对合成塔、水冷器、冷

2、交换器、一级氨冷器、二级氨冷器的物料和热量衡算。主要设备计算部分是合成塔与冷交换器的外筒强度计算，里面包括筒身强度计算、主要螺栓强度计算、大顶盖强度计算、电热器盖及其螺栓强度计算。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。关键词：合成塔冷交换器精炼气合成氨79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、

3、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7879第一章设计项目设计项目名称：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

4、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。79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，

5、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

6、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17.03。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、

7、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、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•79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。19