【正文】 tion 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。本設計是以天然氣為原料年產(chǎn)三十萬噸合成氨轉(zhuǎn)變工序的設計。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。 natural gas。具有可燃性，自然點為630℃，一般較難點燃。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)。氮來自空氣，氫來自水。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。由表可見，雖然各國資源不同，但選用原料的基本方向相同。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(zhì)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。(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。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(diào)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)。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）。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]。第一步是高溫變換，使大部分CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2；第二步是低溫變換，%左右。根據(jù)吸收劑性能的不同，可分為兩大類。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))%。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(zhuǎn)化氣進入二段轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化反應。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，國家對環(huán)境問題越來越重視。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。天然氣經(jīng)加氫脫硫，、溫度380℃（R=），進入一段轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化爐。經(jīng)低變處理后，％～％之間，再送入后續(xù)工段繼續(xù)凈化。（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。故 n實== kmol／kmol混合燃料干空氣中各組分的量為nO2== kmol／kmol混合燃料nN2== kmol／kmol混合燃料nAr== kmol／kmol混合燃料查[3] 設計空氣入口溫度為30℃，相對濕度為70%?！鎅iCPi kcal／℃CH4C2H6C3H8C4H10C5H12H2NH3N2O2ArCO2合計設混合燃料氣在該段的消耗量為X kmol／h總收入熱量：Q入= Q燃燒熱+Q混燃料帶入熱+Q空氣帶入熱總支出熱量：Q出=Q熱負荷+Q煙氣帶走熱+Q熱損失由于 Q燃燒熱=X△t2% = kJ／h列輻射段熱量收支平衡：∑Q入 = ∑Q出即 Q燃燒熱+Q混燃料帶入熱+Q空氣帶入熱 = Q熱負荷+Q煙氣帶走熱+Q熱損失代入數(shù)據(jù) =+106 解得 X=／h則 n天然氣== kmol／hn弛放氣== kmol／h一段爐輻射段熱量平衡表如下表：入方出方項目熱量 kJ／h項目熱量 kJ／h燃燒熱106熱負荷106混合燃料帶入熱106煙氣帶走熱106空氣帶入熱106熱損失106合計106合計106 二段爐的熱量衡算設計數(shù)據(jù)依據(jù)：入口混合氣溫度：822℃入口空氣溫度：482℃出口變換氣溫度：1003℃(1)入口混合氣統(tǒng)一基準焓（822℃）由一段爐熱量衡算可得 H1= 106 kJ／h(2)根據(jù)二段爐物料衡算，求得空氣入二段爐統(tǒng)一基準焓（482℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hN2106O2106Ar106H2O106合計106(3)二段轉(zhuǎn)化爐出口統(tǒng)一基準焓（1003℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH4106N27329106Ar106H2O106合計106(4)由二段爐熱平衡求得熱損失為Q損= ∑H入∑H出 = (106 106 )(106)= 106 kJ／h熱損失是入口焓的%為：100%=% 換熱器101C、102C的熱量衡算設計數(shù)據(jù)依據(jù)：換熱器101C出口溫度：482℃換熱器102C出口溫度：371℃a、換熱器101C的熱量衡算換熱器101C入口統(tǒng)一基準焓（1003℃）為：H1003℃ = 106 kJ／h換熱器101C出口氣體統(tǒng)一基準焓（482℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH431．2439106N2106Ar106干氣106H2O106合計106101C換熱器承載的熱負荷為Q1=H482℃H1003℃ = 106 （106）= 106 kJ／hb、換熱器102C的熱量衡算換熱器102C出口氣體統(tǒng)一基準焓（371℃）如下表：組 分ni kmol/hHi kcal／kmolniHi kJ／hCO23959106CO2106H2106CH4106N2106Ar106干氣106H2O106合計106102C換熱器承載的熱負荷為Q2 = H371℃ H482℃ =106（106）= 106 kJ／h 變換段的衡算 高溫變換爐的衡算 物料衡算設計數(shù)據(jù)依據(jù)高變爐出口CO含量：%變換反應：CO+H2O（g） CO2+H2設出口干氣總量為Vkmol／h，變換掉的CO量為nCO kmol／h由反應可知，干氣總量增加一倍故 V=V入口干氣+ nCO =+（）解得 V= kmol／h消耗掉的CO量為 nCO = kmol／h則高溫變換爐出口各組分為nCO= = kmol／h nH2O= = kmol／hnCO2=+= kmol／hnH2=+= kmol／hnCH4= kmol／hnAr= kmol／hnN2= kmol／h高溫變換爐出口各組成如下表：組 分ni kmol/hmol（干）％kg/hCOCO2H2CH4N2Ar干氣H2O合計 熱量衡算高變爐入口統(tǒng)一基準焓已由前計算為：H371℃=106 kJ／h高變爐出口氣體統(tǒng)一基準焓（432℃）如下表：組 分ni kmol/hniHi kcal／kmolniHi kJ／hCO106CO2106H2106CH4106N2106Ar106干氣106H2O106合計106高變爐熱損失取平均溫度下反應熱的10%入、出口平均溫度 tm==℃=查[2]得此溫度下的反應熱效應△rH=／kmol高變爐的反應熱Q反=△rH參考文獻[1] 陳五平. 無機化工工藝學上冊[M].第三版,北京：化學工業(yè)出版社，[2] 陳五平. 合成氨工藝學[M].第二版,北京：化學工業(yè)出版社,～167.[3] 戴煪元. 化工概論[M].北京：化學工業(yè)出版社,.[4] 郭樹才. 煤化工工藝學[M].北京:化學工業(yè)出版社,1992.[5] .[6] 張子鋒. 合成氨的歷史和中國的現(xiàn)狀[M]. 北京：化學工業(yè)出版.[7] Atwood K Arnold MR,Appel,E,(42):1600.[8] Van Krevelen D W,Hoftizer P Huntijen F ,1949,63～191.[9] 梅安華. 小合成氨廠工藝技術與設計手冊上冊. 北京：化學工業(yè)出版社,730～785.[10] . 北京：化學工業(yè)出版社.[11] . 北京：石油化工出版社.[12] . [13] 操作手冊及附圖.[14] 年產(chǎn)3噸合成氨廠變換工段設計[D]. 四川：四川理工學院，2005..[15] . 北京：化學工業(yè)出版社.[16] ．1999．[17] Honti . The Nitrogen Industry Part I. Akademiai Kiado Badapest. 1976.[18] 姚曉明編. 化肥設計. 2000.[19] 潘連生著. 關于化學工業(yè)發(fā)展的探討. 北京：化學工業(yè)出版社，1999.[20] 大連化工學院. 合成氨生產(chǎn)工藝[M]. 北京：石油化學工業(yè)出版社，1978.