年产8万吨合成氨合成工艺设计毕业设计论文word格式 2.docx
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年产8万吨合成氨合成工艺设计毕业设计论文word格式2
宁夏大学
本科生毕业设计
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工艺设计
姓名:
王康洲
指导教师:
陈学文
院系:
化工学院
专业:
化学工程与工艺
提交日期:
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