【正文】 合成工段初步工藝設(shè)計(jì)湖 南 科 技 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ）題目年產(chǎn)19萬噸合成氨合成工段初步工藝設(shè)計(jì)作者宋宏友學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院專業(yè)化學(xué)工程與工藝學(xué)號(hào)1106040306指導(dǎo)教師曾令瑋 唐麗（湘電集團(tuán)）二〇一五年六月七日II湖 南 科 技 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 化學(xué)化工學(xué) 院 化工 系（教研室）系（教研室）主任: （簽名） 年 月 日學(xué)生姓名: 宋宏友 學(xué)號(hào): 1106040306 專業(yè): 化學(xué)工程與工藝 1 設(shè)計(jì)（論文）題目及專題： 年產(chǎn)19萬噸合成氨合成工段初步工藝設(shè)計(jì) 2 學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：自2015年3月 01 日開始至 2015 年 5 月 30 日止3 設(shè)計(jì)（論文）所用資源和參考資料：[1] 萬鵬.《中國(guó)科技縱橫》 2011年第7期 285285頁[2] 趙育祥編.《合成氨工藝》[M]. 1985, 化學(xué)工業(yè)出版社[3] 林玉波編.《合成氨生產(chǎn)工藝》[M]. 2006 化學(xué)工業(yè)出版社 34頁[4] 趙忠祥.《氮肥生產(chǎn)概論》[M]. 1995,化學(xué)工業(yè)出版社[5] 江蘇化學(xué)石油工業(yè)廳組織.《小型氮肥廠安全操作技術(shù)》[M].1981,化學(xué)工業(yè)出版社[6] 方偉陽. 年產(chǎn)3萬噸合成氨合成工段設(shè)計(jì)[D].福州:福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文),2007.[7] 張巖. 化學(xué)沉淀—A/ O 工藝處理合成氨廢水[J] . 中國(guó)給水排水，2004，20 ：7779[8] 張炳標(biāo). 膜分離法回收合成氨弛放氣中氫氣[J].低溫與特氣，2003， 21 (1) ：2325[9] 王新杰. 合成氨廠兩氣回收技術(shù)的應(yīng)用[J] .中氮肥2006 ，(1)：1314[10] 王敏. 合成氨生產(chǎn)中的廢氣利用與節(jié)能效益[J] .江西能源，2001 (3) ：2627[11] 《小型氮肥廠生產(chǎn) 氨的合成 （工人讀物）》[M]1969年10月第1版4 設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容：了解產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)狀；合理選擇設(shè)計(jì)方案；工藝計(jì)算（物料衡算與能量衡算）；安全技術(shù)與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)發(fā)展趨勢(shì)；主要設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算與選型；繪制工藝流程圖、平面布置圖和主要設(shè)備圖。5 提交設(shè)計(jì)（論文）形式（設(shè)計(jì)說明與圖紙或論文等）及要求：（1）形式：設(shè)計(jì)說明書1本；圖紙3張（帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、平面布置圖及主要設(shè)備圖，圖用CAD制作）。 （2）要求：設(shè)計(jì)說明書字?jǐn)?shù)不少于8000字；圖紙符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；寫作格式按湖南科技大學(xué)教務(wù)處有關(guān)規(guī)定執(zhí)行；設(shè)計(jì)說明書按學(xué)校統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)裝訂。6 發(fā)題時(shí)間：2015年3月1日 指導(dǎo)教師： （簽名）學(xué) 生： （簽名）湖 南 科 技 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評(píng)語[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究?jī)?nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]指導(dǎo)人： （簽名）年 月 日 指導(dǎo)人評(píng)定成績(jī)： 湖 南 科 技 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)語[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究?jī)?nèi)容與方法，實(shí)用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]評(píng)閱人： （簽名）年 月 日 評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)： 湖 南 科 技 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄日期： 學(xué)生： 宋宏友 學(xué)號(hào)： 1106040306 班級(jí)： 化學(xué)工程與工藝三班 題目： 年產(chǎn)19萬噸合成氨合成工段初步工藝設(shè) 提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)下列材料：1 設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 頁2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙 共 頁3 指導(dǎo)人、評(píng)閱人評(píng)語 共 頁畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)語：[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的研究思路，設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）的介紹，回答問題情況等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]答辯委員會(huì)主任： （簽名）委員： （簽名）（簽名）（簽名）（簽名） 答辯成績(jī)： 總評(píng)成績(jī)： 摘 要氨是世界上產(chǎn)量最高的無機(jī)化合物之一，它的用途廣泛，但絕大多數(shù)的氨被用來制造化學(xué)肥料。在整個(gè)合成氨流程中，氨的合成工段是最核心的部分，是合成氨廠最后一道工序。它的任務(wù)是在一定的溫度、壓力及催化劑存在的條件下，將精制的氫氮?dú)怏w合成氨，反應(yīng)后氣體中一般氨含量只有10%~20%；將反應(yīng)后氣體中的氨與其他氣體組分分離，提供液氨產(chǎn)品；將分離氨后的未反應(yīng)氣體循環(huán)使用，因此氨合成工藝一般使用循環(huán)工藝流程。本設(shè)計(jì)通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，選擇了合理的設(shè)計(jì)方案，完成了年產(chǎn)8萬噸合成氨合成工段的初步設(shè)計(jì)。對(duì)該工藝流程進(jìn)行了物料衡算和能量衡算，并完成了主要設(shè)備的計(jì)算及選型。最后，借助CAD技術(shù)繪制了工藝流程圖、平面布置圖和主要設(shè)備圖。關(guān)鍵詞：循環(huán)工藝；合成氨；合成工段ABSTRACTAmmonia is one of the most productive in the world of inorganic pounds, extensive use of it, but the vast majority of the ammonia is used to produce chemical fertilizers. Throughout the ammonia process, ammonia synthesis section is the core part of the ammonia plant is the last step. Its mission is under certain conditions of temperature, pressure and presence of a catalyst, hydrogen purification of ammonia nitrogen gas, the reaction gas in the ammonia content is generally only 10% to 20%。 The reaction of ammonia gas and other gases group of separation, providing ammonia products。 separating unreacted ammonia gas after recycling, and therefore the use of ammonia synthesis loop process in general. Through access to relevant documents and information, choose a reasonable design, plete with an annual output 80,000 tons of synthetic ammonia synthesis section of the preliminary design. This process has been the material balance and energy balance, and pleted the calculation and selection of major equipment. Finally, with the help of CAD technology to draw a flow chart, and major equipment floorplan diagram.Key words: Cycle process。 Ammonia。 Synthesis section湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） i第一章 緒論當(dāng)今，氨在世界工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛，在國(guó)民生產(chǎn)中有舉足輕重地位。合成氨的合成是整個(gè)合成氨工藝流程中的核心工段，是合成氨廠的最后一道工序。因此，正確的選擇一個(gè)合理的氨的合成工藝流程顯得尤為重要。本設(shè)計(jì)的課題是年產(chǎn)19萬噸合成氨合成工段的初步設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，分別闡述了氨的性質(zhì)、用途、危害及合成方法；對(duì)氨合成技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)做了進(jìn)一步的分析，了解了合成氨的工業(yè)生產(chǎn)市場(chǎng)及前景；同時(shí)，也對(duì)合成氨的工藝原理以及相關(guān)的物料衡算、熱量衡算、設(shè)備選型等都作了詳細(xì)的闡述。以理論計(jì)算為依據(jù)，以實(shí)際工廠生產(chǎn)為基礎(chǔ)，力求做到理論聯(lián)系實(shí)際。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于用已學(xué)過的知識(shí)來解決實(shí)際工程技術(shù)問題和獲取新知識(shí)，并且在實(shí)際的過程中體驗(yàn)學(xué)術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)并且掌握所用的技巧與獲取信息的方法，而且還能增強(qiáng)計(jì)算、作圖、編寫文件、使用規(guī)范化手冊(cè)等最基本的實(shí)際工作方面的能力，還鞏固和加深所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)，使之系統(tǒng)化和專業(yè)化。本人通過查看、參考了大量的文獻(xiàn)和資料，并結(jié)合老師搜集的有關(guān)資料，完成了年產(chǎn)19合成氨合成工段的初步設(shè)計(jì)。在此次設(shè)計(jì)過程中，一直得到曾令瑋老師的悉心指導(dǎo)和同組同學(xué)們的通力合作以及室友在Word、CAD操作方面的幫助，在此一并表示感謝！由于時(shí)間倉促、現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)不足及知識(shí)方面的欠缺等因素的存在，設(shè)計(jì)難免有不妥，望老師們批評(píng)指正！ 氨的性質(zhì) 氨,英語名：Ammonia，分子式為NH3，亦稱氨氣或無水氨，是一種無色、有猛烈刺激氣味且極易溶于水的氣體。氨是所有食物和肥料的重要成份，對(duì)地球上的生物來說至關(guān)重要。藥物的組成中直接或間接都含有氨。氨的用途很大，它是全世界生產(chǎn)量最大的無機(jī)化合物之一，但80%以上被用來制造化學(xué)肥料。僅在2006年，市面上的清潔產(chǎn)品主要用它來制造。氨是一種路易斯堿，由于它能夠提供孤對(duì)電子。 氨的物理性質(zhì) (1)氨的具有刺激性氣味的氣體它對(duì)人的眼睛、喉嚨、鼻子等有刺激作用。大量吸入氨氣，會(huì)短時(shí)間鼻塞，并有窒息感。若眼部接觸氨，會(huì)有流淚現(xiàn)象。如果不注意接觸過多的氨而出現(xiàn)病癥，必須立刻吸入新鮮空氣和水蒸氣，且對(duì)眼部用大量清水清洗。 (2) 氨的密度小標(biāo)準(zhǔn)條件下。 (3) 氨極易溶于水 在正常的溫度和壓力下，水的體積1：700可溶氨 (4) 氨的沸點(diǎn)比較高 氨極易液化。在常壓下，℃或在常溫下加壓至700KPa至800KPa，氣態(tài)氨就會(huì)液化成無色液體，此時(shí)會(huì)放出很多的熱。相反，液態(tài)氨汽化時(shí)，要吸收大量的熱，周邊物體的溫度就會(huì)迅速下降，所以氨經(jīng)常做制冷劑。 氨的化學(xué)性質(zhì)（1）氨氣與氯化氫氣體相遇會(huì)產(chǎn)生大量的白煙,氨氣還可以可與氯氣發(fā)生反應(yīng)。（2）氨的催化氧化是化學(xué)工業(yè)制硝酸的重要反應(yīng)，它是一個(gè)放熱反應(yīng)。NH3還可以被氧化成N2。（3)氨水（NH3H2O，也稱一水合氨）可腐蝕多種金屬。所以得在鐵桶內(nèi)涂瀝青后方可裝氨水。 (4) NH3呈弱堿性，它能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)。 (5)氨能和酸類發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成銨鹽。 合成氨的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)合成氨技術(shù)的不斷發(fā)展，使得氨合成的裝備的發(fā)展趨勢(shì)是單系列、節(jié)能型和大型化等。氨的生產(chǎn)量大，在各化工產(chǎn)品中居榜首，但它消耗能源的也是最大的。合成氨是氨化肥工業(yè)的基礎(chǔ)，同時(shí)它也是有機(jī)化工和無機(jī)化學(xué)行業(yè)的基礎(chǔ)原材料，因此合成氨被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上。近年，在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)外通過降低合成的壓力、提高合成的轉(zhuǎn)化率、減少氨合成的壓降及合理使用能源等技術(shù)，又研發(fā)了節(jié)能氨合成工藝技術(shù)及工藝流程。當(dāng)前，我國(guó)有大型合成氨裝置30多套，所用的氨合成塔也是國(guó)際上普遍使用中的工藝設(shè)備。現(xiàn)在，在我們的小氮肥生產(chǎn)企業(yè)的一部分，已被國(guó)內(nèi)設(shè)備占用，所以需要對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化，但設(shè)備的改造和現(xiàn)有的控制實(shí)現(xiàn)的成本相對(duì)較高。在此情況下就要結(jié)合現(xiàn)有裝置設(shè)備特點(diǎn)來逐漸挖掘自身的潛力，還要合理的調(diào)節(jié)當(dāng)前的操作過程，來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)與生產(chǎn)裝置的最優(yōu)搭配。 我國(guó)合成氨技術(shù)的發(fā)展概況（1）大型氮肥裝置 目前，我們國(guó)家有大型的合成氨裝置總計(jì)34套，生產(chǎn)能力達(dá)1000萬t/a。其中，只有1套裝置是用于生產(chǎn)硝酸磷肥的，其他的均用于產(chǎn)尿素。通過使用材料的類型來區(qū)分，有17套設(shè)備是以天然氣為原料，有9套設(shè)備是以重油為原料，有6套設(shè)備是以輕油為原料，有2套設(shè)備是以