【正文】 氨裝置為日產(chǎn)1800t氨，1991年在比利時(shí)的安特衛(wèi)普建成投產(chǎn)。大型化的優(yōu)點(diǎn)是投資費(fèi)用低，能量利用率高，占地少，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。首先應(yīng)考慮天然氣和油田氣，其次采用石腦油。從此比石腦油價(jià)廉、來(lái)源廣泛的重油和減壓渣油開(kāi)始作為合成氨的另一種原料。一些沒(méi)有天然氣資源的國(guó)家，如日本、英國(guó)在解決了石腦油蒸汽轉(zhuǎn)化過(guò)程的析碳問(wèn)題后，1962年開(kāi)發(fā)成功石腦油為原料生產(chǎn)合成氨的方法。（%）原料192919391953196519711975198019851990焦炭、煤37焦?fàn)t氣2220天然氣266077石腦油206重油3其它19181516合計(jì)100100100100100100100100100由表11可知，合成氨的原料構(gòu)成是從以固體燃料為主轉(zhuǎn)移到以氣體燃料和液體原料為主。傳統(tǒng)的制氮方法是在低溫下將空氣液化、分離，以及水電解制氫。在化學(xué)工業(yè)中合成氨工業(yè)已經(jīng)成為重要的支柱產(chǎn)業(yè)[1]。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一，世界每年合成氨產(chǎn)量已達(dá)到1億噸以上，其中約有80%的氨用來(lái)生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。氨主要用于農(nóng)業(yè)，合成氨是我化肥工業(yè)的基礎(chǔ)，氨本身是最重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大都是先合成氨，再加工成尿素或各種銨鹽肥料，這部分均占70%的比例，稱之為“化肥氨”； 同時(shí)氨也是重要的無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料，用于生產(chǎn)銨、胺、染料、炸藥、合成纖維、合成樹(shù)脂的原料，這部分約占30%的比例，稱之為“工業(yè)氨”。氨的性質(zhì)比較活潑，能與各種無(wú)機(jī)酸反應(yīng)生成鹽。液氨和干燥的氨氣對(duì)大部分物質(zhì)沒(méi)有腐蝕性，但在有水的條件下，對(duì)銅、銀、鋅等金屬有腐蝕作用。 transformation；目錄摘要 IAbstract II目錄 IV1 綜述 1 氨的性質(zhì)、用途及重要性 1 氨的性質(zhì) 1 氨的用途及在國(guó)民生產(chǎn)中的作用 1 合成氨生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展 2 2 4 6 合成氨的典型工藝流程介紹 6 合成氨轉(zhuǎn)化工序的工藝原理 8 8 設(shè)計(jì)方案的確定 9 原料的選擇 9 工藝流程的選擇 9 工藝參數(shù)的確定 10 工廠的選址 11 2 設(shè)計(jì)工藝計(jì)算 13 轉(zhuǎn)化段物料衡算 13 一段轉(zhuǎn)化爐的物料衡算 14 二段轉(zhuǎn)化爐的物料衡算 17 轉(zhuǎn)化段熱量衡算 20 一段爐輻射段熱量衡算 20 二段爐的熱量衡算 27 換熱器101C、102C的熱量衡算 28 變換段的衡算 30 高溫變換爐的衡算 30 低溫變換爐的衡算 32 換熱器103C及換熱器104C的熱負(fù)荷計(jì)算 35 換熱器103C熱負(fù)荷 35 換熱器104C熱負(fù)荷 35 設(shè)備工藝計(jì)算 36 參考文獻(xiàn) 40 致謝 41 附錄 42 1 綜述 氨的性質(zhì)、用途及重要性 氨的性質(zhì)氨分子式為NH3，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是無(wú)色氣體，比空氣輕，具有特殊的刺激性臭味。s location。設(shè)備計(jì)算部分主要是高變爐催化劑用量的具體計(jì)算，并根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)做了轉(zhuǎn)化和變換工序帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。近年來(lái)合成氨工業(yè)發(fā)展很快，大型化、低能耗、清潔生產(chǎn)均是合成氨設(shè)備發(fā)展的主流，技術(shù)改進(jìn)主要方向是開(kāi)發(fā)性能更好的催化劑、降低氨合成壓力、開(kāi)發(fā)新的原料氣凈化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位熱能等方面上?！痘ぴ怼氛n程設(shè)計(jì) 題 目 名 稱： 年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨 轉(zhuǎn)變工序設(shè)計(jì) 系 別： 化工與制藥學(xué)院 專 業(yè)： 制 藥 工 程 班 級(jí)： 03制藥工程（1） 學(xué) 生： 蔣 晟 學(xué) 號(hào)： 2003063107 指導(dǎo)教師（職稱）： （教授） 41 / 48摘要氨是重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。設(shè)計(jì)采用的工藝流程簡(jiǎn)介：天然氣經(jīng)過(guò)脫硫壓縮進(jìn)入一段轉(zhuǎn)化爐，把CH4和烴類轉(zhuǎn)化成H2，再經(jīng)過(guò)二段爐進(jìn)一步轉(zhuǎn)化后換熱進(jìn)入高變爐，在催化劑作用下大部分CO和水蒸氣反應(yīng)獲H2和CO2，再經(jīng)過(guò)低變爐使CO降到合格水平，去甲烷化工序。本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于選擇較為良好的廠址和原料路線，確定良好的工藝條件、合理的催化劑和能源綜合利用。 introduced the transformation process of the various processes and determine the design of high temperature shift and low temperature Transformation series of the process. Calculation of some of the major transformation process, including segment and transform section material balance, heat balance, equilibrium temperature and airspeed calculation. Calculation of some of the major equipment is a high temperature shift catalyst of specific terms, and according to the design task to do the conversion and transformation process flow chart with control points. Advantage of this design is to choose a better site and raw materials line to determine the good conditions, reasonable catalyst and energy utilization. In addition, investment in equipment designed to minimize costs.Keywords: ammonia。人們?cè)诖笥?00cm3/m3氨的環(huán)境中，每天接觸8小時(shí)會(huì)引起慢性中毒。氨的化學(xué)性質(zhì)有：在常溫下相當(dāng)穩(wěn)定，在高溫、電火花或紫外光的作用下可分解為氮和氫。 氨的用途及在國(guó)民生產(chǎn)中的作用氨是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的12％。氨作為最為重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，同時(shí)也是能源消耗的大戶，世界上大約有10%的能源用于合成氨。 合成氨生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展(一) 原料構(gòu)成的變化為了合成氨，首先必須提供氮和氫。由于電解制氫法，電能消耗大，成本高。自從北美大量開(kāi)發(fā)天然氣資源成功之后，20世紀(jì)50年代開(kāi)始采用天然氣制氨。石腦油經(jīng)脫碳、氣化后，可采用和天然氣為原料的相同生產(chǎn)裝置制氨。，相對(duì)投資和能量消耗比較。 氨廠采用的各種原料的相對(duì)投資和能量消耗原料天然氣重油煤相對(duì)投資費(fèi)用能量消耗/(GJ/t)283848特別是以天然氣為原料的合成氨工業(yè)占了很大的比重，本設(shè)計(jì)就是以天然氣為原料合成氨，主要是轉(zhuǎn)化工段的設(shè)計(jì)。從20世紀(jì)60年代中期開(kāi)始，新建氨廠大都采用單系列的大型裝置。(三) 低能耗新工藝合成氨，除原料為天然氣、石油、煤炭等一次能源外。，而且以天然氣為原料的大型氨廠的所需動(dòng)力約有85%可由余熱供給[3]。因此，某一環(huán)節(jié)的失調(diào)就會(huì)影響生產(chǎn)，為了保證長(zhǎng)周期的安全生產(chǎn)，對(duì)過(guò)程控制提出更高的要求，從而發(fā)展到把全流程的溫度、壓力、流量、物位和成分五大參數(shù)的模擬儀表、報(bào)警、連鎖系統(tǒng)全部集中在中央控制室顯示和監(jiān)視控制。在CRT操作平臺(tái)上可以存取、顯示多種數(shù)據(jù)和畫(huà)面，包括帶控制點(diǎn)的流程，全部過(guò)程變量、控制過(guò)程變量，以及其參數(shù)的動(dòng)態(tài)數(shù)值和趨勢(shì)圖，從而實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視和集中操作。近年由于機(jī)電一體化需要邏輯控制和模擬控制計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、運(yùn)算等功能相結(jié)合，各儀表廠家的產(chǎn)品已從單一的邏輯控制，趨向多種控制功能結(jié)合為一體。這些都表示氨生產(chǎn)技術(shù)自動(dòng)化進(jìn)入新的階段，改變了幾十年合成氨生產(chǎn)控制的面貌。經(jīng)過(guò)50多年的努力，中國(guó)已擁有多種原料、不同流程的大、中、小型合成氨廠1000多個(gè)，已躍居世界第1位，已掌握了以焦炭、無(wú)煙煤、褐煤、焦?fàn)t氣、天然氣及油田氣和液態(tài)烴等氣固液多種原料生產(chǎn)合成氨的技術(shù)，形成中國(guó)大陸特有的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小生產(chǎn)規(guī)模并存的合成氨生產(chǎn)格局。20世紀(jì)60年代隨著石油、天然氣資源的開(kāi)采，又從英國(guó)引進(jìn)一套以天然氣為原料的加壓蒸汽轉(zhuǎn)化法年產(chǎn)100kt合成氨裝置(即瀘天化)；從意大利引進(jìn)一套以重油為原料的部分氧化法年產(chǎn)50kt合成氨裝置，從而形成了煤油氣原料并舉的中型氨廠生產(chǎn)系統(tǒng)，迄今為止，已建成50多座中型氨廠。1973年開(kāi)始，首批引進(jìn)13套年產(chǎn)300kt合成氨的成套裝置(其中10套為天然氣為原料，建在川化、瀘天化、云南、貴州等地)，為了擴(kuò)大原料范圍，1978年又開(kāi)始第二批引進(jìn)4套年產(chǎn)300kt合成氨裝置。至今，在32套引進(jìn)裝置中，原料為天然氣、油田氣的17套，渣油7套，石腦油5套，煤2套和尤里卡瀝青1套，加上上海吳涇，成都的兩套國(guó)產(chǎn)化裝置。對(duì)于固體原料煤和焦炭，通常采用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對(duì)氣態(tài)烴類和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。變換反應(yīng)如下：CO+H2O→H2+CO2 ΔH=；由于CO變換過(guò)程是強(qiáng)放熱過(guò)程，必須分段進(jìn)行以利于回收反應(yīng)熱，并控制變換段出口殘余CO含量。工業(yè)脫硫方法種類很多，通常是采用物理或化學(xué)吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等?！　∫话悴捎萌芤何辗摮鼵O2。 　?、?氣體精制過(guò)程　　經(jīng)CO變換和CO2脫除后的原料氣中尚含有少量殘余的CO和CO2。深冷分離法主要是液氮洗法，是在深度冷凍(100℃)條件下用液氮吸收分離少量CO，而且也能脫除甲烷和大部分氬，這樣可以獲得只含有惰性氣體100cm3/ m3以下的氫氮混合氣，深冷凈化法通常與空分以及低溫甲醇洗結(jié)合。氨的合成是提供液氨產(chǎn)品的工序，是整個(gè)合成氨生產(chǎn)過(guò)程的核心部分。在一段轉(zhuǎn)化爐里，大部分烴類與蒸汽于催化劑作用下轉(zhuǎn)化成HCO和CO2。在合成氨工藝流程中起著非常重要的作用。 設(shè)計(jì)方案的確定 原料的選擇合成氨生產(chǎn)的原料有焦炭、煤、焦?fàn)t氣、天然氣、石腦油、重油等。僅占資源總量的5%左右，列世界第16位，天然氣資源勘探潛力很大。據(jù)最新的《石油與勘探開(kāi)發(fā)》介紹，目前，我國(guó)天然氣工業(yè)正處于發(fā)展高峰時(shí)期，且發(fā)展速度越來(lái)越快。我國(guó)將大力提高天然氣在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重。第三，以天然氣為原料合成氨工藝比重油和煤為原料的工藝成本低，而且能耗低。煤頭技術(shù)中，固定層氣化流程，雖然工藝成熟，但氣化消耗高，環(huán)保污染嚴(yán)重、難以達(dá)標(biāo)、廠區(qū)環(huán)境惡劣；水煤漿氣化技術(shù)對(duì)煤種要求特別高，包括煤的活性，灰份含量、灰熔點(diǎn)、固定碳含量。 工藝參數(shù)的確定以天然氣為原料合成氨生產(chǎn)裝置轉(zhuǎn)化變換工序設(shè)計(jì)，其主要參數(shù)是一、二段轉(zhuǎn)化工藝和CO高低變串聯(lián)流程的溫度和壓力。從第二換熱器出來(lái)的氣體繼續(xù)送往變換工序處理。由于此時(shí)氣體溫度還不能進(jìn)行低溫變換，于是將變換氣用來(lái)加熱其它工藝氣體，而變換氣被冷卻到241℃后進(jìn)入低變爐。（2）水資源優(yōu)勢(shì) 基地位于黃河?xùn)|畔，中心區(qū)距黃河僅35公里左右，2003年底開(kāi)工建設(shè)的寧東供水工程，預(yù)計(jì)2005年5月建成通水，總供水量為15970萬(wàn)立方米，能為基地提供充足的水源保障。 （6）電力優(yōu)勢(shì) 寧夏目前無(wú)拉閘限電之虞，2004年寧夏電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量達(dá)到366萬(wàn)千瓦，而且基地規(guī)劃建設(shè)的八大電廠將形成千萬(wàn)千瓦級(jí)的火電基地，