【正文】 化控制以及模擬儀表難以實現(xiàn)的復雜自控系統(tǒng)。需要的數(shù)據(jù)、流程都可隨機或定時在打印機上打印和彩色硬拷貝機上拷貝。1975年美國霍尼威爾公司開發(fā)成功TCP2000總體分散控制系統(tǒng)（Totol Distributed Control System），簡稱集散控制系統(tǒng)（DCS）。20世紀60年代以前的過程控制多采取分散方式，在獨立的幾個車間控制室中進行?，F(xiàn)在合成氨能耗占世界能源消費總量的3%，中國合成氨生產(chǎn)能耗約占全國能耗的4%。因此大型氨廠通常是指日產(chǎn)600t級，日產(chǎn)1000t級和日產(chǎn)1500t級的三種。隨著蒸汽透平驅動的高壓離心式壓縮機研制成功，美國凱洛格公司運用建設單系列大型煉油廠的經(jīng)驗，首先運用工藝過程的余熱副產(chǎn)高壓蒸汽作為動力，實現(xiàn)了單系列合成氨裝置的大型化，這是合成氨工業(yè)發(fā)展史上第一次突破。只要資源條件具備作為合成氨的原料。為了擴大原料范圍，又開發(fā)了用重油部分氧化法制氫。到20世紀60年代末，國外主要產(chǎn)氨國都已先后停止用焦炭、煤為原料，而以天然氣、重油等為原料，天然氣所占比重不斷上升。因此合成氨生產(chǎn)的初始原料是焦炭、煤、焦爐氣、天然氣、石腦油、重油等，60多年來世界合成氨原料的構成變化見下表11。氣和水到處都有，而且取之不盡。其中中國、美國、印度、俄羅斯四個主要產(chǎn)氨國占了一半以上。液氨常用作制冷劑。世界上的氨除少量從焦爐氣中回收外，絕大部分是合成的氨。氨與空氣或氧的混合物在一定范圍內(nèi)能夠發(fā)生爆炸。氨水溶液呈堿性，易揮發(fā)。 transformation。關鍵字：合成氨；天然氣；轉化；變換；AbstractAmmonia is the most important one of basic chemical products, plays an important role in the national economy. Ammonia production after years of development, now has developed into a mature chemical production processes. The design is based on annual output of 300,000 tons of natural gas as raw material, the design of synthetic ammonia transformation process. In recent years, the largescale industrial development soon ammonia, low energy consumption, the clean production of synthetic ammonia equipment development are the main direction of technical improvement, is to develop better performance of catalyst, reducing ammonia synthesis pressure, the development of new materials gas purification methods, reduce fuel consumption, low heat recovery and reasonable utilization, etc. The design process used in brief are: pressed natural gas after desulfurization and conversion into a furnace, the methane and hydrocarbons into hydrogen, through the Secondary reformer further transformed into the highly variable furnace heat exchanger, the great catalyst part of the reaction of carbon monoxide and hydrogen and carbon dioxide vapor, then through the lowtemperature shift to reduce to an acceptable level of carbon monoxide to methanation process. The design review described some of the major domestic and international situation and the development of synthetic ammonia industry trends and technological process, parameter identification and selection, discusses the plant39。工藝計算部分主要包括轉化段和變換段的物料衡算、熱量衡算、平衡溫距及空速計算。本設計是以天然氣為原料年產(chǎn)三十萬噸合成氨轉變工序的設計。合成氨生產(chǎn)經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展成為一種成熟的化工生產(chǎn)工藝。本設計綜述部分主要闡述了國內(nèi)外合成氨工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢以及工藝流程、參數(shù)的確定和選擇，論述了建廠的選址；介紹了氨變換工序的各種流程并確定本設計高低變串聯(lián)的流程。另外，就是盡量減少設備投資費用。 natural gas。氨的主要物理性質有：極易溶于水，溶解時放出大量的熱。具有可燃性，自然點為630℃，一般較難點燃。合成氨指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。硝酸、各種含氮的無機鹽及有機中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料生產(chǎn)。隨著世界人口的不斷增加，用于制造尿素、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨以及其它化工產(chǎn)品的氨用量也在增長。氮來自空氣，氫來自水。傳統(tǒng)方法還是采用高溫下將各種燃料和水蒸氣反應制造氫。因為天然氣便于管道運輸，用作合成氨的原料具有投資省、能耗低等明顯優(yōu)點。但石腦油價格比天然氣高，而且又是石油化工的重要原料，用于制氨受到一定限制。由表可見，雖然各國資源不同，但選用原料的基本方向相同。(二) 生產(chǎn)規(guī)模大型化20世紀50年代以前，氨合成塔的最大能力為日產(chǎn)200t氨，到60年代初期為400t。但是，大型的單系列合成氨裝置要求能夠長周期運行，對機器和設備質量要求很高，而且在超過一定規(guī)模以后，優(yōu)越性并不十分明顯了。整個生產(chǎn)過程還需消耗較多的電力、蒸汽等二次能源，而用量又很大。(四) 生產(chǎn)自動化合成氨生產(chǎn)特點之一是工序多、連續(xù)性強。自從20世紀70年代計算機技術應用到合成氨生產(chǎn)以后，操作控制上產(chǎn)生了飛躍。操作人員對于人一控制點、控制單元、生產(chǎn)設備、車間以及全廠的運作情況進行隨機或定勢的觀察，只要通過鍵操作調出相應的畫面，即可把所需內(nèi)容顯示在CRT上，以便監(jiān)視、控制和修改某些參數(shù)。因此，用“可編程序控制器”（PC）這一名稱較為確切。中國合成氨生產(chǎn)是從20世紀30年代開始的，但當時僅在南京、大連兩地建有氨廠，一個是由著名愛國實業(yè)家范旭東先生創(chuàng)辦的南京永利化學工業(yè)公司铔廠—— 永利寧廠，現(xiàn)南京化學工業(yè)公司的前身；另一個是日本占領東北后在大連開辦的滿洲化學工業(yè)株式會社，最高年產(chǎn)量不超過50Kt（1941年）。中國合成氨工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段。第二、小型氨廠的發(fā)展從20世紀60年代開始在全國各地建設了一大批小型氨廠，1979年最多時曾發(fā)展到1539座氨廠。中國是世界上人口最多的農(nóng)業(yè)大國，為了在2000年氮肥產(chǎn)量達到基本自給自足，最近十年先后陸續(xù)引進14套具有20世紀90年代先進水平的年產(chǎn)300kt合成氨成套設備，同時從20世紀70年代起，我國開始了大型合成氨成套裝置的自行設計、自行制造工作，第一套年產(chǎn)30萬噸的合成氨裝置于80年在上海建成投產(chǎn)。中國潛在的天然氣資源十分豐富，除新勘探的新疆塔里木盆地有大量的天然氣可以通過長距離的管線東輸外，對海南鶯歌海域蘊藏的天然氣已決定在新世紀初新建一套引進的年產(chǎn)450kt合成氨裝置，這將是中國規(guī)模最大的一套合成氨裝置[1]。(2)凈化對粗原料氣進行凈化處理，除去氫氣和氮氣以外的雜質，主要包括變換過程、脫硫脫碳過程以及氣體精制過程。第一步是高溫變換，使大部分CO轉變?yōu)镃O2和H2；第二步是低溫變換，%左右?！　〈衷蠚饨?jīng)CO變換以后，變換氣中除H2外，還有COCO和CH4等組分，其中以CO2含量最多。根據(jù)吸收劑性能的不同，可分為兩大類。為了防止對氨合成催化劑的毒害，規(guī)定CO和CO2總含量不得大于10cm3/m3(體積分數(shù))。甲烷化法是在催化劑存在下使少量CO、CO2與H2反應生成CH4和H2O的一種凈化工藝，要求入口原料氣中碳的氧化物含量(體積分數(shù))%。氨合成反應在較高壓力和催化劑存在的條件下進行，由于反應后氣體中氨含量不高，一般只有10%～20%，故采用未反應氫氮氣循環(huán)的流程。烷烴：CnH2n+n+nH2O→nCO+(2n+1)H2或 C0nH2n+n+2nH2O→nCO2+(3n+1)H2烯烴：CnH2n+nH2O→nCO+2nH2CnH2n+2nH2O→nCO2+3nH2接著一段轉化氣進入二段轉化爐，在此加入空氣，由一部分H2燃燒放出熱量，催化劑床層溫度上升到1200～1250 ℃，并繼續(xù)進行甲烷的轉化反應。目前，各種方法制取的原料氣都含有CO，其體積分數(shù)一般為12%～40%，合成氨需要的兩種組分是H2和N2，因此需要除去合成氣中的CO。本設計選擇天然氣作為原料，主要考慮到我國天然氣資源豐富及清潔節(jié)能等原因，詳如下述。近年來我國天然氣勘探取得了重大突破，陸上已在川渝、陜甘寧、新疆和青海形成四大氣區(qū)；海上氣田以渤海、南海西部地區(qū)和東海西湖凹陷作為重點勘探和增加產(chǎn)量的地區(qū)。近年來，國家對環(huán)境問題越來越重視。天然氣作為化石能源中污染最少的能源，熱值相應高于煤炭與石油。根據(jù)計算，若大型氨廠分別用石腦油、渣油、天然氣和煤為原料制氨，其價格分別按1800元/t、1400元/t、中壓蒸汽價格按78元/t計，對應的合成氨成本分別為1721元/t、1557元/t、1493元/t和1021元／t。 工藝流程的選擇本設計主要是轉化和變換工序的工藝設計，所選流程為：脫 硫壓 縮壓 縮一段轉化二段轉化高溫變換低溫變換天然氣空氣水蒸氣變換氣去甲烷化天然氣蒸汽轉化和變換工序是合成氨生產(chǎn)中的第一步，也是較為關鍵的一步，因為能否正常生產(chǎn)出合格的變換氣，是后面的所有工序正常運轉的前提條件。天然氣經(jīng)加氫脫硫，、溫度380℃（R=），進入一段轉化爐的對流段加熱，氣體一邊加熱一邊反應，出反應管的溫度在822℃左右，最后沿集氣管中間的上升管上升，繼續(xù)吸收一些熱量，使溫度升到850℃左右，經(jīng)輸氣總管送往二段轉化爐。含CO的原料合成氣經(jīng)換熱器降溫， MPa、溫度371℃下進入高變爐（因原料氣中水蒸氣含量較高，一般不需要加蒸汽）。經(jīng)低變處理后，％～％之間，再送入后續(xù)工段繼續(xù)凈化。（3）交通優(yōu)勢 四通八達的道路交通是基地的一大突出優(yōu)勢，銀川青島高速公路及307國道橫貫基地；大古鐵路連接包蘭、寶中鐵路與京包、隴海線連通可輻射全國，即將開工建設的銀川太原鐵路又形成一條橫穿基地的外運大通道；銀川河東機場距基地中心區(qū)僅30公里，每日航班達50余次，通往北京、上海、廣州、西安、太原、濟南、青島、蘭州等重要城市。（7）政策優(yōu)勢 隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入推進，國家實施重點支持西部大開發(fā)的政策措施，以及自治區(qū)、銀川市全面改善投資環(huán)境的重大舉措，為基地建設提供了強有力的政策支持。A. 列元素平衡關系式（各未知數(shù)表示與一段轉化爐相同）得：C平衡 ++=nCO+nCO2 +化簡為 =nCO+nCO2 + （1）H2平衡+2+（+）=nH2+2+（+′H2O）化簡為 =nH2+ n′H2O （2）O2平衡++（+）+=nCO2+nCO+(+′H2O)化簡為 =nCO+′H2O （3）進出二段爐總物料守衡 V=nCO+nCO2+nH2+nN2+nAr+nCH4代值化簡為