畢業(yè)論文30萬噸合成氨(已修改)
2025-07-04 12:23 本頁面
【正文】 年產(chǎn)三十萬噸合成氨裝置的粗煤氣 一氧化碳耐硫變換工藝設計摘 要 本文介紹了合成氨生產(chǎn)基本情況以及年產(chǎn)三十萬噸合成氨系統(tǒng)流程，介紹了一氧化碳變換的基本原理，工藝條件以及工藝參數(shù)和變換催化劑的選擇原則。并且對第一和第二變換爐進行熱量和能量衡算，對催化劑裝填量進行計算，掌握了變換系統(tǒng)的設計方法。關鍵詞： 變換，催化劑，工藝條件，一氧化碳含量 目 錄第一章 前言……………………………………………………（4）第1．1節(jié) 合成氨在國民經(jīng)濟中的重要地位…………………（4）第1．2節(jié) 合成氨工業(yè)發(fā)展簡介………………………………（5）第1．3節(jié) 天脊集團合成氨的生產(chǎn)方法………………………（5）第二章 設計說明………………………………………………（7）第2．1節(jié) 設計目的……………………………………………（7）第2．2節(jié) 工藝原理……………………………………………（7）第2．3節(jié) 工藝條件對一氧化碳含量的影響…………………（7）第2．4節(jié) 上下流程配置………………………………………(8)第2．5節(jié) 催化劑的選擇………………………………………(8)第2．6節(jié) 熱量回收……………………………………………(9)第三章 設計計算………………………………………………（10）第3．1節(jié) 已知條件與要求…………………………………（10）第3．2節(jié) 核算蒸汽是否夠用………………………………（10）第3．3節(jié) 計算煤氣成分……………………………………（11）第3．4節(jié) 變換爐溫升的估算…………………………………（11） 第四章 物料衡算………………………………………………（13）第4．1節(jié) 第一變換爐的物料衡算……………………………（13）第4．2節(jié) 第二變換爐的物料衡算……………………………（15）第五章 熱量衡算………………………………………………（18）第5．1節(jié) 第二換熱器進口煤氣溫度的計算…………………（18）第5．2節(jié) 第一換熱器進口煤氣溫度的計算…………………（19）第5．3節(jié) 第一換熱器熱量衡算………………………………（21）第5．4節(jié) 第二換熱器熱量衡算………………………………（21）第5．5節(jié) 第一變換爐熱量衡算………………………………（22）第5．6節(jié) 第二變換爐熱量衡算………………………………（23）第六章 變換爐的工藝計算……………………………………（23） 催化劑用量的計算…………………………………（23） 變換爐工藝尺寸的計算……………………………（25） 催化劑床層阻力的計算……………………………（26）第七章 換熱器選型……………………………………………（29） 第一換熱器的選型與計算…………………………（29）第八章 設備一覽表……………………………………………(34)第九章 設計結(jié)果分析和改進方向……………………………（34）第十章 參考文獻………………………………………………（35）第十一章 致謝…………………………………………………（36）第一章 前 言第1．1節(jié) 合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位合成氨是化工的重要組成部分，在國民經(jīng)濟中有相當重要的位置。氨是化學工業(yè)的重要原料之一，用途十分廣泛。以氮和氫為原料合成氨，是目前世界上采用最廣泛，也是最經(jīng)濟的一種方法。氨的用途很廣。以氨為主要原料可以制造各種氮素肥料和復合肥料。氨本身就是一種高效肥料，%，一些國家已大規(guī)模直接施用液氨?？梢姡铣砂惫I(yè)是氮肥工業(yè)的基礎，對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起著十分重要的作用。氨是氮肥的主要原料，可生產(chǎn)尿素、硫酸銨、硝酸銨、碳酸氫銨等；氨還可用來生產(chǎn)多種復合化肥，如磷酸氫銨等。對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重大意義。氨也是一些工業(yè)部門的重要原料。工業(yè)用氨量已占合成氨產(chǎn)量的百分之十以上?；净瘜W工業(yè)中的硝酸、純堿、各種含氮無機鹽，有機化學中的各種含氮中間體。制藥工業(yè)中的磺胺類藥物和高分子化學工業(yè)中的氨基塑料、聚酰胺纖維、丁腈橡膠等，都需直接或間接以氨為原料。食品工業(yè)中，氨廣泛用作冷凍劑，冶金工業(yè)、石油加工工業(yè)、機械工業(yè)亦需使用氨或其加工產(chǎn)品。氨還應用于國防和尖端科學技術部門。制造三硝基甲苯、三硝基苯酚、硝化甘油、硝化纖維等多種炸藥都要消耗大量的氨。生產(chǎn)導彈、火箭的推進劑和氧化劑，同樣也離不開氨。不僅如此，合成氨工業(yè)的迅速發(fā)展，又促進了一系列科學技術和化學合成工業(yè)的發(fā)展。如高壓低溫技術、催化和特殊金屬材料的應用、固體燃料氣化、液體和氣體燃料的合理使用，以及尿素、甲醇、高級醇的合成，石油加氫，高壓聚合物（如高壓聚乙烯）的生產(chǎn)等，都是在合成氨工業(yè)的基礎上發(fā)展起來或應用其生產(chǎn)技術成就而獲得成功的。隨著科學和生產(chǎn)技術的發(fā)展，合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟各部門中的作用必將日益顯著。第1．2節(jié) 合成氨工業(yè)發(fā)展簡介1784年，有學者證明氨是由氮和氫組成的。19世紀，人們試圖利用高溫、高壓、電弧、催化劑等手段試驗直接合成氨，均未成功。19世紀末，在化學熱力學、動力學和催化劑等領域取得一定進展后，對合成氨反應的研究有了新的進展。1901年法國物理化學家呂查得利開創(chuàng)性地提出氨合成的條件是高溫、高壓，催化劑存在。1912年在德國建立了世界上第一個日產(chǎn)30噸的合成氨廠。在以后的生產(chǎn)過程中，人們對合成氨的生產(chǎn)工藝進行了不斷改進和完善，如變換工藝的改進。原料氣凈化方法的革新及合成塔的改造等，但工藝路線沒有大的變化。改革開放以來，我國合成氨工業(yè)發(fā)展很快，產(chǎn)量不斷增加，在原料氣制造方面，基本掌握了煤、油、氣不同原料的氣化技術。為了滿足我國社會主義建設發(fā)展的需要，在發(fā)展煤炭加工業(yè)的同時，還積極開發(fā)石油和天然氣資源，開展綜合利用，逐步擴大了合成氨工業(yè)的原料來源。近年來，由于透平式離心壓縮機和電子計算機自動控制等新技術的應用，使我國合成氨工業(yè)朝現(xiàn)代化方向邁進了一步。但是，單位氨產(chǎn)量的能量消耗、勞動生產(chǎn)率等方面和工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大差距。按人口平均的化肥產(chǎn)量（噸/人年）和單位種植面積施肥量仍然較低。所以高速發(fā)展合成氨工業(yè)仍是一項緊迫的任務。第1．3節(jié) 天脊集團合成氨的生產(chǎn)方法天脊煤化工集團有限責任公司是我國于20世紀80年代初從國外成套引進技術和設備而興建的，以煤為原料生產(chǎn)硝酸磷復合肥的大型煤化工基地。其年產(chǎn)30萬噸合成氨裝置采用MARKIV型魯奇加壓氣化爐氣化制成的粗煤氣，在一氧化碳變換工序中經(jīng)過兩段鈷鉬系耐硫催化劑床層進一步提高H2含量，冷卻后的變換氣進入低溫甲醇洗工序除去變換氣中COH2S，除去COH2S的合成氣再進入液氮洗工序，脫除CO的同時將N2和H2配比成適當?shù)谋壤?jīng)合成氣壓縮機提壓后送入托普索100型合成塔進行氨合成。在2004年我公司將托普索100型合成塔技術改造為卡薩利300型軸徑向型合成塔，在2005年我公司又進行了擴產(chǎn)改造，在原基礎上增加部分設備使裝置生產(chǎn)能力提高到年產(chǎn)合成氨45萬噸。中國是世界上少有的以煤為原料進行合成氨和甲醇生產(chǎn)的國家。眾所周知，煤化工與石油化工、天然氣化工比較，具有先天不足。主要表現(xiàn)在：工藝流程長，技術復雜；產(chǎn)品較單一，產(chǎn)業(yè)鏈較
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