年产8万吨合成氨合成工艺设计毕业设计论文word格式 2Word文档格式.docx

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中文摘要………………………………………………………………2

外文摘要……………………………………………………………………………3

1．总论…………………………………………………………………………4

1.1设计任务的依据………………………………………………………………4

1.2概述……………………………………………………………………………

1.2.1设计题目…………………………………………………………7

1.2.2设计具体类容范围及设计阶段………………………………………7

1.2.3设计的产品的性能、用途及市场需要…………………………………8

1.2.4简述产品的几种生产方法及特点………………………………………8

1.3产品方案………………………………………………………………………8

1.4设计产品所需要的主要原料规格、来源……………………………………8

1.4.1设计产品所需要的主要原料来源………………………………………8

1.4.2涉及产品所需要的主要原料规格………………………………………8

1.5生产中产生有害物质和处理措施……………………………………………8

1.5.1氨气和液氨………………………………………………………………8

1.5.2合成氨废水………………………………………………………………8

2．生产流程及生产方法的确定……………………………………………8

3．生产流程简述…………………………………………………………………14

4．工艺计算……………………………………………………………………16

4.1原始条件…………………………………………………………16

4.2物料衡算…………………………………………………………16

4.2.1合成塔物料衡算……………………………………………………18

4.2.2氨分离器气液平衡计算………………………………………………19

4.2.3冷交换器气液平衡计算…………………………………………………19

4.2.4液氨贮槽气液平衡计算…………………………………………………25

4.2.5液氨贮槽物料计算………………………………………………………29

4.2.6热交换器热量计算…………………………………………………35

4.2.7水冷器热量计算………………………………………………………36

4.2.8氨分离器热量核算……………………………………………………39

5.主要设备选型…………………………………………………………………39

5.1废热锅炉设备工艺计算………………………………………………………40

5.1.1计算条件…………………………………………………………………40

5.1.2官内给热系数α计算……………………………………………………41

5.1.3管内给热系数αi计算…………………………………………………42

5.1.4总传热系数K计算……………………………………………………43

5.1.5平均传热温差mΔt计算………………………………………………44

5.1.6传热面积…………………………………………………………………45

5.2主要设备选型汇总……………………………………………………………46

6.环境保护与安全措施……………………………………………………………47

6.1环境保护………………………………………………………………………48

6.1.1化学沉淀—A/O工艺处理合成氨废水………………………………49

6.1.2合成氨尾气的回…………………………………………………………50

6.2安全措施………………………………………………………………………51

6.2.1防毒…………………………………………………………………52

6.2.2防火……………………………………………………………………53

6.2.3防爆……………………………………………………………………54

6.2.4防烧伤…………………………………………………………………55

6.2.6防机械伤…………………………………………………………………56

6.2.5防触电……………………………………………………………………57

结束语……………………………………………………………………………40

注释………………………………………………………………………………40

参考文献…………………………………………………………………………42

致谢…………………………………………………………………………………43

附录…………………………………………………………………………………43

年产8万吨合成氨合成工艺设计

指导老师：

詹益民

（黄山学院化学系，黄山，安徽245000）

摘要：

介绍合成氨合成生产工艺流程，着重通过对此工艺流程的物料衡算，能量衡算确定主要设备选型。

关键词：

氨合成；

生产工艺；

物料衡算；

能量衡算；

设备选型

PRODUCES80,000TONSOFAMMONIASYNTHESISPROCESSDESIGN

Director：

XXXAssociateDirector：

XXX

（Dept.ofChemistry，HuangShanCollege,China,245000）

Abstract：

Introductionofammoniasynthesisproductionprocess,highlightedbythisprocessofmaterialbalancecalculate,energycalculationconfirmingthemainequipmentselection.

KeyWords：

Ammoniasynthesis,Productionprocess,Materialcalculation,Energycalculation,Selectionofequipment

1总论

氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位;

同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10%的能源用于生产合成氨。

氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分约占70%的比例，称之为“化肥氨”；

同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料，用于生产铵、胺、染料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料，这部分约占30%的比例,称之为“工业氨”。

世界合成氨技术的发展经历了传统型蒸汽转化制氨工艺、低能耗制氨工艺、装置单系列产量最大化三个阶段。

根据合成氨技术发展的情况分析,未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变,其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期,改善经济性”的基本目标,进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发[1]。

（1）大型化、集成化、自动化,形成经济规模的生产中心、低能耗与环境更友好将是未来合成氨装置的主流发展方向。

以Uhde公司的“双压法氨合成工艺”和Kellogg公司的“基于钌基催化剂KAAP工艺”,将会在氨合成工艺的大型化方面发挥重要的作用。

氨合成工艺单元主要以增加氨合成转化率（提高氨净值）,降低合成压力、减小合成回路压降、合理利用能量为主，开发气体分布更加均匀、阻力更小、结构更加合理的合成塔及其内件;

开发低压、高活性合成催化剂,实现“等压合成”。

（2）以“油改气”和“油改煤”为核心的原料结构调整和以“多联产和再加工”为核心的产品结构调整,是合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的有效途径。

实施与环境友好的清洁生产是未来合成氨装置的必然和惟一的选择。

生产过程中不生成或很少生成副产物、废物,实现或接近“零排放”的清洁生产技术将日趋成熟和不断完善。

提高生产运转的可靠性,延长运行周期是未来合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的必要保证。

有利于“提高装置生产运转率、延长运行周期”的技术,包括工艺优化技术、先进控制技术等将越来越受到重视。

1.1设计任务的依据

设计任务书是项目设计的目的和依据：

产量：

80kt/a液氨

放空气（惰性气Ar+CH4）：

17%

原料：

新鲜补充气N224%，H274.5%，Ar0.3%，CH41.2%

合成塔进出口氨浓度：

2.5%，13.2%

放空气:

（惰性气Ar+CH4）～17%

合成塔操作压力32MPa（绝压）

精练气温度40℃

水冷器出口气体温度35℃

循环机进出口压差1.47MPa

年工作日310d

计算基准生产1t氨

1.2概述

1.2.1设计题目：

年产8万吨合成氨合成工段设计

1.2.2设计具体内容范围及设计阶段

本次设计的内容为合成氨合成工段的设计，具体包括以下几个设计阶段：

1.进行方案设计，确定生产方法和生产工艺流程。

2.进行化工计算，包括物料衡算、能量衡算以及设备选型和计算。

3.绘制带控制点的工艺流程图（PID）。

4.进行车间布置设计，并绘制设备平立面布置图。

5.进行管路配置设计，并绘制管路布置图。

6.撰写设计说明书。

1.2.3设计的产品的性能、用途及市场需要

（1）氨的物化性能

合成氨的化学名称为氨，氮含量为82.3%。

氨是一种无色具有强烈刺激性、催泪性和特殊臭气的无色气体，比空气轻，相对密度0.596，熔点－77.7℃；

沸点－33.4℃。

标准状况下，1米3气氨重0.771公斤；

1米3液氨重638.6公斤。

极易溶于水，常温（20℃）常压下，一个体积的水能溶解600个体积的氨；

标准状况下，一个体积水能溶解1300个体积的氨氨的水溶液称为氨水，呈强碱性。

因此，用水喷淋处理跑氨事故，能收到较好的效果[2]。

氨与酸或酸酐可以直接作用，生成各种铵盐；

氨与二氧化碳作用可生成氨基甲铵，脱水成尿素；

在铂催化剂存在的条件下，氨与氧作用生成一氧化氮，一氧化氮继续氧化并与水作用，便能得到硝酸。

氨在高温下（800℃以上）分解成氮和氢；

氨具有易燃易爆和有毒的性质。

氨的自燃点为630℃，氨在氧中易燃烧，燃烧时生成蓝色火焰。

氨与空气或氧按一定比例混合后，遇明火能引起爆炸。

常温下氨在空气中的爆炸范围为15.5～28％，在氧气中为13.5～82％。

液氨或干燥的气氨，对大部分物质没有腐蚀性，但在有水的条件下，对铜、银、锌等有腐蚀作用[3]。

（2）氨的用途

氨是基本化工产品之一，用途很广。

化肥是农业的主要肥料，而其中的氮肥又是农业上应用最广泛的一种化学肥料，其生产规模、技术装备水平、产品数量，都居于化肥工业之首，在国民经济中占有极其重要的地位。

各种氮肥生产是以合成氨为主要原料的，因此，合成氨工业的发展标志着氮肥工业的水平。

以氨为主要原料可以制造尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵等氮素肥料。

还可以将氨加工制成各种含氮复合肥料。

此外，液氨本身就是一种高效氮素肥料，可以直接施用，一些国家已大量使用液氨。

可见，合成氨工业是氮肥工业的基础，对农业增产起着重要的作用。

氨也是重要的工业原料，广泛用于制药、炼油、纯碱、合成纤维、合成树脂、含氮无机盐等工业部门。

将氨氧化可以制成硝酸，而硝酸又是