安健的毕业设计-合成氨变换工段.docx

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1、本科毕业设计设计题目：年产13万吨合成氨工程变换工段工艺设计CO进口27. 4%学院：化学与化工学专业：化学工程与工艺班级：化工101学号：1008110132学生姓名：安健指导教师：徐梅松2023年5月22日贵州大学本科毕业论文设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名：日期：摘要氨是无机化工业的重要原料，合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地位，氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个非常重要的局部。本设计是以煤为原料年产十三

2、万吨合成氨工艺设计，主要阐述了国内外合成氨工业的现状及开展趋势以及工艺流程、参数确实定和选择，论述了建厂的选址；介绍了氨变换工序的各种流程并确定本设计全低变的流程。工艺计算局部主要包括转化段和变换段的物料衡算、热量衡算、平衡温距及空速计算。设备计算局部主要是高变炉催化剂用量的具体计算，并根据设计任务做了转化和变换工序带控制点的工艺流程图。关键词：合成氨、变换工序、全低变AbstractAmmoniaisanimportantrawmaterialofinorganicchemicalindustry,syntheticammoniaindustryoccupiesaveryimportantp

3、ositioninthenationaleconomy,ammoniaandammoniaprocessingindustryhasbecomeaveryimportantpartofthemodernchemicalindustry.Thedesignisbasedoncoalasrawmaterialwithanannualoutputofonehundredandthirtythousandtonsofsyntheticammoniaprocessdesign,Mainlydescribestheidentificationandselectionofcurrentsituationan

4、ddevelopmenttrendofsyntheticammoniaindustryathomeandabroad,andprocessparameters,discussestheconstructionsite；introducestheprocessofammoniatransformationprocessandtodeterminethedesignofalllowtemperatureshiftprocess.Processcalculationofmaterialbalanceconsistsofconversionandconversioncalculation,heatba

5、lance,balancetemperaturedistanceandvelocitycalculation.Equipmentcalculationpartismainlycalculatedvariablefurnacecatalyst,processflowdiagramsandthetransformationandtransformationprocesswiththecontrolpointsaccordingtothedesigntask.KeyWOrdsiSyntheticammonia,commutationprocess,thelow-temperatureshiftpro

6、cess第一章总论27.1 计工程年产13万吨合成氨工程变换工段工艺设计（CO进口27.4%）1-2产品介绍27.1.1 的物化性质氨（英语：Ammonia,或称氨气、阿摩尼亚或无水氨，分子式为NH3）是一种无色气体，有强烈的刺激气味。极易溶于水，常温常压下1体积水可溶解700倍体积氨。液氨为无色液体，25C时其密度为0.6028kgl,标准大气压下沸点为33.4C,它是一种有腐蚀性、有毒的物质；极易挥发成气氨，具有强烈的刺激性，对人体能引起腐蚀和窒息作用，与空气混合浓度到达15%17%范围时，形成爆炸混合气体。介于液氨的以上性质，储存时要用专门的液氨储罐，用液氨槽车装运或液氨瓶充装。27.1

7、.2 品氨的规格产品为液氨，其中氨含量为99.8%,残留物含量为0.2%。指标名称一级品二级品氨（NH3）含量%水份、油含量27.1.3 料的来源及规格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。各个合成氨厂原料的选择受多方面因素制约，尤其是厂区附近资源分布情况。鉴于我国能源结构、储量、供给和消耗情况，加之厂所处位置西北地区煤矿丰富，所以本合成氨厂选用煤为原料，采用宁夏宁东地区煤炭为原料。27.1.4 的用途氨是最为重要的根底化工产品之一，主要用于制造氮肥和复合肥料，用量约占世界产量的12%。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。化肥是农业的主要肥料

8、，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，合成氨工业的开展标志着氮肥工业的水平。以氨为主要原料可以制造尿素、硝酸钱、碳酸氢镂、硫酸镀、氯化镂等氮素肥料。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根底，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，而硝酸又是生产炸药、染料等产

9、品的重要原料。现代国防工业和尖端技术也都与氨合成工业有密切关系，如生产火箭的推进剂和氧化剂，同样也离不开氨。此外，氨还是常用的冷冻剂。合成氨工业的快速开展，也促进和带动了许多科学技术的开展，催化技术、特殊金属材料、固体燃料气化、烧类燃料的合理利用等。同时，尿素和甲醇的合成、石油加氢、高压聚合等工业，也是在合成氨工业的根底上开展出来的。所以合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地位，氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个非常重要的局部。1.1.1 合成氨工业开展概况世界合成氨技术的开展，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。根据合成氨技术开展的情况分析，未来合

10、成氨的根本生产原理将不会出现原那么性的改变，其技术开展将会继续紧密围绕“降低生产本钱、提高运行周期，改善经济性的根本目标，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）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开展方向。以Uhde公司的“双压法氨合成工艺和Kellogg公司的“基于钉基催化剂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

11、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。1.1.2 我国合成氨技术的根本状况目前合成氨总生产能力为4500万吨/年寿

12、右，氮肥工业已根本满足了国内需求，在与国际接轨后，具各与国际合成氨产品竞争的能力，今后开展重点是调整原料和产品结构,进一步改善经济性。（一）大型氮肥装置。我国目前有大型合成氨装置共计34套，生产能力约IO（X）万吨/年，其中。游产品除1套装置生产硝艘磷肥之外，均为尿素。按照原料类型分，以天然气为原料的17套，以轻油为原料的6套，以重油为原料的9套，以煤为原料的2套。（二）中、小型氮肥装置。我国目前有中型合成氨装置55套，生产能力约为500万吨/年，其中，副产品主要是尿素和硝酸镂，其中以煤、焦为原料的装置有34套，以渣油为原料的装置有9套，以气为原料的装置育12套，目前有小型合成氨装置700多套

13、，生产能力约为3000万吨/年，其下游产品原来主要足碳酸氢镂，现有112套经过改造生产尿素，原料以煤，焦为主，其中以煤，焦为原料的占96%,以气为原料的仅占4%。（三）合成氨技术未来的开展趋势。a.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开展方向。单系列合成氨装置生产能力将从2000T/D提高至4000-5000T/D,以天燃气为原料制氨吨氨能耗已经接近一理论水平。今后难以有较大幅度的降低，但以油，煤为原料制氨，降低能耗还可以有所作为。“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

14、竞争力的有效途径，全球原油供给处于减递模式，正处于总递减曲线的中点，预计到2023的原油将出现自然短缺，需用其他能源补充。c.实施与环境友好的清洁牛产是未来合成氨装置的必然和惟.的选择。生产过程中不牛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生成熟和不断完善。d.提高生产运转的可靠性，延长运行周期是末来合成氨装置“改善经济性，增强竞争力的必要保证。有利于“提高装置牛产运转率，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。1.1.3 合成氨在我国市场情况及开展前景,2000年将达36Mt,2023年将增加至45Mt0即今后20年间将增加到现在的1.5

15、倍。因而合成氨的持续健康开展还有相当长的路要走。未来我国合成氨氮肥的实物产量将会超过石油和钢铁。合成氨工业在国民经济中举足轻重。农业生产，“有收无收在于水，收多收少在于肥。所以，合成氨工业是农业的根底。它的开展将对国民经济的开展产生重大影响。因此，我国现有众多的化肥生产装置应成为改造扩建增产的根底。我国七十至九十年代先后重复引进30多套大化肥装置，消耗巨额资金，在提高了化肥生产技术水平的同时，也受到国外的制约。今后应利用国内开发和消化吸收引进的工艺技术，自力更生，立足国内，走出一条具有中国特色的社会主义民族工业的开展道路。过去引进建设一套大型化肥装置，耗资数十亿元。当今走老厂改造扩建的道路，可

16、使投资节省1/22/3。节省的巨额资金，用作农田水利建设和农产品深加工，将在加速农村经济开展，提高农民生活水平，缩小城乡差距起着重要用。1.4 厂址选择厂址：宁夏宁东煤化工基地宁东能源化工基地位于陕、甘、宁、蒙毗邻地区，西与自治区首府银川市隔黄河相望（相距约43km）,东与开发中的陕北能源重化工基地毗邻。地理坐标：东经106。239”106o56,34w,北纬37o04,48w-38o17,41wo东以鸳鸯湖、马家滩、萌城矿区的边界为限；西接白芨滩东界，延伸到积家井、韦州矿区西界；南至韦州矿区和萌城矿区的最南端延省界的连接线；北邻内蒙古自治区鄂托克前旗。范围涉及兴庆区、灵武市、盐池县、同心县、红寺堡开发区等5个市县（区）。将厂区设置在这里还有如下几点优势：宁东煤田已探