【正文】 60年代初不超過(guò)日產(chǎn) 400t 氨。 1926 年，德國(guó)法本公司采用溫克勒爐氣化褐煤成功。 名稱(chēng) 合成壓力（ MPa) 年份 開(kāi)發(fā)國(guó)家 哈伯 博施法 1913 德國(guó) 克勞德法 1917 法國(guó) 卡塞萊法 1920 意大利 佛瑟法 1921 意大利 蒙特 在此期間，曾有不少著名的化學(xué)家踏上了合成氨的研究之路，但他們的最終結(jié)局卻都是無(wú)功而返。 1784 年，法國(guó)化學(xué)家貝托雷（ ）確定了氨是由氮和氫組成的。 0— 15 分 4 撰寫(xiě)質(zhì)量 結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，文字通順，用語(yǔ)符合技術(shù)規(guī)范，圖表清楚， 字跡工整，書(shū)寫(xiě)格式規(guī)范， 0— 15 分 合計(jì) 0— 100 分 評(píng)語(yǔ)： 成 績(jī)： 評(píng)閱人（簽名）： 日 期： 畢業(yè)論文答辯 及綜合成績(jī) 答 辯 情 況 自 述 情 況 清 晰、完 整流 利 簡(jiǎn) 練 清 晰 完 整 完 整熟 悉內(nèi) 容 基 本 完 整熟 悉內(nèi) 容 不 熟悉 內(nèi)容 提 出 問(wèn) 題 回 答 問(wèn) 題 正 確 基本 正確 有一般 性錯(cuò)誤 有原則 性錯(cuò)誤 沒(méi)有 回答 答辯小組評(píng)語(yǔ)及建議成績(jī)： 答辯委員會(huì)綜合成績(jī)： 答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日 合成氨合成工段工藝 摘要： 在氨是最為重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，其產(chǎn)量居各種化工產(chǎn)品的首位 。 （ 4）文獻(xiàn)工作扎實(shí)，能夠較為全面地反映論文研究領(lǐng)域內(nèi)的成果及其最新進(jìn)展。 （ 5）格式規(guī)范，嚴(yán)格按系部制定的論文格式模板調(diào)整格式。 同時(shí)也是能源消耗的大戶，世界上大約有 10 %的能源用于生產(chǎn)合成氨。從那以后很長(zhǎng)一段時(shí) 間，氨的主要來(lái)源是氮化物，而氮化物的主要來(lái)源是自然界中的硝石礦產(chǎn)。 1795 年，曾有人試圖在常壓下進(jìn)行氨合成，后來(lái)又有人在 50 個(gè)大氣 壓下試驗(yàn)，結(jié)果都失敗了。 賽尼斯 伍德法 1921 德國(guó) 氮?dú)夤こ坦痉? 1921 美國(guó) 表 11 氨合成方法 到 20世紀(jì) 30年代 初，合成氨已經(jīng)成為世界上廣泛采用的制氨方法。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，以焦炭、煤為原料生產(chǎn)的氨約占一半以上。隨著 由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的大型、高壓離心式壓縮機(jī)研制成功，為合成氨裝置大型化提供了條件，大型合成氨廠的數(shù)目也逐年增多。 煤氣的成分取決于燃料和汽化劑的種類(lèi)以及進(jìn)行汽化的條件。 天然氣制氨 化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 天然氣先經(jīng)脫硫，然后通過(guò)二次轉(zhuǎn)化，再分別經(jīng)過(guò)一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序，得到的氮?dú)浠旌蠚?，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳約 ％～ ％（體積），經(jīng)甲烷化作用除去后，制得氫氮摩爾比為 3 的純凈氣，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮而進(jìn)入氨 合成回路，制得產(chǎn)品氨。 ④反應(yīng)需要有催化劑 ：實(shí)踐證明，在沒(méi)有催化劑存在的條件下，生成氨的反應(yīng)速度相當(dāng)緩慢，在 300500℃的條件下，氨合成反應(yīng)需要若干年才能達(dá)到平衡。當(dāng)采用鐵催化劑時(shí)，由于改變了反應(yīng)歷程，降低了反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)以顯著的速率進(jìn)行。當(dāng)催化劑被氫氯混合氣還 原時(shí)，氧化鐵被還原為α型純鐵，而 A12O3不被還原，它覆蓋在α Fe 品粒的表面，防止活性鐵的微晶在還原時(shí)及以后的使用中進(jìn)一步長(zhǎng)大。鐵催化劑在空氣中易受潮，引起可溶性鉀鹽析出，使活性下降。在一定的空間速度下，合成壓力越高，氨凈值 (合成塔出入口氨含量之差 )越高，合成塔的生產(chǎn)能力也就越大。 空間速度 單位體積催化劑在單位時(shí)間內(nèi)處理的氣體量稱(chēng)為空間速度。 合成氨工藝流程 實(shí)現(xiàn)氨合成的循環(huán)，必須包括如下幾個(gè)步驟：氫、氮原料氣的壓縮并補(bǔ)入循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)氣的預(yù)熱與氨的合成，氨的分離，熱能的回收利用，對(duì)未反應(yīng)氣體補(bǔ)充壓力并循環(huán)使用，排放部分循環(huán)氣以維持循環(huán)氣中情性氣體的平衡等。最后，把所制得的合成氨儲(chǔ)存到 罐里或通往其他地方繼續(xù)加工生產(chǎn)。 確定換熱器的材料和壓力等級(jí) 考慮到腐蝕性不大，合成氨廠該換熱器一般采用碳鋼材料，故本設(shè)計(jì)中也采用碳鋼材料。239。 造氣用煤合理分配，大、中塊造氣用，小顆粒及爐渣作為鍋爐用煤。 化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 5 世界合成氨工業(yè)近期進(jìn)展及前景展望 由于生態(tài)和環(huán)保的原因，今后發(fā)達(dá)國(guó)家化肥用量將減少，世界合成氨生產(chǎn)能力將緩慢增長(zhǎng)。用含鈷催化劑作氨合成觸媒，合成壓力為 8MPa。目前，該新型轉(zhuǎn)化爐的工業(yè)示范裝置的生產(chǎn)能力已達(dá) hm/3 ，加壓設(shè)備內(nèi)部裝有 19根轉(zhuǎn)化管。 3． 降低能耗的潛力已基本得到發(fā)揮 以天然氣為原料的合成氨能耗設(shè)計(jì)值為27GJ，目前有些生產(chǎn)裝置的最低能耗已達(dá) 28GJ，只比理論值高出 20％左右而與設(shè)計(jì)值相接近。氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn) 行，由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有 %20~%10 ，故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋h(huán)的流程。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們對(duì)化工工藝的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)里程碑式的突破，同時(shí)我們還認(rèn)識(shí)到理論實(shí)際是密不可分的，在今后的設(shè)計(jì)中，它給我們一個(gè)很好的警示：任何一個(gè)設(shè)計(jì)路線必須結(jié)合實(shí)際中的理論依據(jù)才能得到很好的結(jié)果。在本課題的完成過(guò)程中，我還得到了其它各方面的支持和幫助 。 工業(yè)生產(chǎn)中常用的壓強(qiáng)為 Pa1056001200 ?? ，溫度為 C??600450 ，用金屬鐵作催化劑，轉(zhuǎn)化率可提高到約 %8 。 4． 降低投資和提高操作可靠性問(wèn)題日益受到重視 鑒于節(jié)能降耗已無(wú)太多的潛力可挖，今后的技術(shù)發(fā)展將通過(guò)減少費(fèi)用的較小的集成化工藝部分、簡(jiǎn)化管道系統(tǒng)相儀器儀表、改進(jìn)催化刑，提高設(shè)備的制造和維修質(zhì)量以及安裝先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行，同時(shí)也將更加主重采用各種現(xiàn)代化的技術(shù)管理手段，來(lái)保證生產(chǎn)裝置盡量減少停車(chē)損失，始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。世界許多合成氨專(zhuān)家對(duì)此意見(jiàn)是一致的，并對(duì)今后合成氨工業(yè)的發(fā)展前景作出如下展望： 化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 1． 生產(chǎn)規(guī)模不會(huì)再擴(kuò)大 80年代世界共建成了 110 套合成氨裝置，平均生產(chǎn)規(guī)模為 1120 噸／天。其中 KAAP 工藝將是未來(lái)一個(gè)很有前途的氨廠改造方案， 其合成壓力為 7— 9． 1MPa，采用以石墨為載體，涂釘并用銣鹽活化的氨合成催化劑，比通常的催化劑活性高 20 倍，合成轉(zhuǎn)化率也隨之顯著提高，能增產(chǎn) 40％左右?，F(xiàn)今所有的合成氨消費(fèi)中，只有 13％是用在化學(xué)和工業(yè)應(yīng)用上，其他 87％都用于生產(chǎn)化肥。 采用全低溫變換，加入軟水取代蒸汽，節(jié)省變換用工藝蒸汽，變換余熱加熱軟水。 計(jì)算傳熱系數(shù)，校正傳熱面積 管程對(duì)流給熱系數(shù) i? ??i 殼程對(duì)流傳熱系數(shù)α 0 殼程采用弓形折流板，故 計(jì)算傳熱系數(shù) 取污垢熱阻 kwCmRskwCmRs i ?? ???? 202 , 以管外面積為基準(zhǔn) 21 . 5 0. 42 6 24 ( 7 1 ) 2. 98 82 70 .2 6 ,2p Pa?? ? ? ? ? ? ? ? ?22 ( 2 ) 3539 , 2p Pa?? ? ? ? ? ? ? ? 53 ?????? ?h hphi C ? ?)/(5 9 3 )( 6 8 2 PrRe0 2 CmWd iiiii????????? ?? 530 ?????? ?c cpcC ? ?)/()( 23/3/100000CmWd w??????????????????????化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 計(jì)算傳熱面積 所選換熱器實(shí)際面積為 20 0 430 2 4 41 mdnS ?????? ? 236 mtK QSm??? ?????計(jì)需 ??需供SS)/(3034512020593825111200000CmWRsdbdddRsddKmiiii????????????????????計(jì)化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）