【正文】 塊造氣用，小顆粒及爐渣作為鍋爐用煤。 確定換熱器的材料和壓力等級 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)計中也采用碳鋼材料。 合成氨工藝流程 實現(xiàn)氨合成的循環(huán)，必須包括如下幾個步驟：氫、氮原料氣的壓縮并補入循環(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，對未反應(yīng)氣體補充壓力并循環(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。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。當(dāng)催化劑被氫氯混合氣還 原時，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及以后的使用中進一步長大。 ④反應(yīng)需要有催化劑 ：實踐證明，在沒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)需要若干年才能達到平衡。 煤氣的成分取決于燃料和汽化劑的種類以及進行汽化的條件。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。 1795 年，曾有人試圖在常壓下進行氨合成，后來又有人在 50 個大氣 壓下試驗，結(jié)果都失敗了。 同時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。 （ 4）文獻工作扎實，能夠較為全面地反映論文研究領(lǐng)域內(nèi)的成果及其最新進展。 1784 年，法國化學(xué)家貝托雷（ ）確定了氨是由氮和氫組成的。 名稱 合成壓力（ MPa) 年份 開發(fā)國家 哈伯 博施法 1913 德國 克勞德法 1917 法國 卡塞萊法 1920 意大利 佛瑟法 1921 意大利 蒙特 由于高壓設(shè)備尺寸的限制， 50 年代以前，最大的氨合成塔能力不超過日產(chǎn) 200t 氨，60年代初不超過日產(chǎn) 400t 氨。 本設(shè)計采用半水煤氣，半水煤氣經(jīng)過凈化后得到純凈的氫氣，再配制適量的氮氣，成為合成氨的原料氣。 化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 熱力學(xué)計算表明，低溫、高壓對合成氨反應(yīng)是有利的，但無催化劑時，反應(yīng)的活化能很高，反應(yīng)幾乎不發(fā)生。 氨合成鐵催化劑是一種黑色、有金屬光澤、帶磁性、外形不規(guī)則的固體顆粒。目前工業(yè)上使用的鐵催化劑的活性溫度范圍大體在 400525℃之間。（ 2）一次分離液氨工藝流程 凈化合成氣在 38℃和 條件下進入合成氣壓縮機，合成氣由離心式壓縮機壓縮，合成循環(huán)氣進入壓縮機第二缸中間氏輪，并經(jīng)最后一段壓縮與合成循環(huán)中的新鮮原料氣相混合。 殼程流體阻力 ? ? 239。 綜合考慮，在我國已建成的合成氨廠中，大多以煤為原料，且各地根據(jù)需求還可能新建一批以煤為原料的裝置，近年來合成氨技術(shù)發(fā)展很快，可供選擇的技術(shù)很多，應(yīng)實事求是地根據(jù)裝置所在地的特點綜合考慮，主要應(yīng)考慮節(jié)能降耗、工藝流程，做到配套合理、投資省、操作穩(wěn)定可靠。轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的高溫氣又用于加熱轉(zhuǎn)化管，以節(jié)省能源和投資。氨的合成是提供液氨產(chǎn)品的工序，是整個合成氨生產(chǎn)過程的核心部分。 在日常學(xué)習(xí)和生活 中，我的同學(xué)及校友給予了我很大幫助。 化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 6 總結(jié) 氨的合成反應(yīng)式： N2+3H2=2NH3 合成 氨的化學(xué)原理，寫出來，不過這樣一個方程式；但就是這樣一個簡單的化學(xué)方程式，從實驗室研究到最終成功、實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，卻經(jīng)歷了約 150 年的艱難探索。 1992 年，采用 KAAP工藝的氨合成塔已在加拿大 Ocelot 制氨公司的 Kismet 廠進行了工業(yè)化生產(chǎn)。 脫 CO2 用物理吸收。本設(shè)計亦采用此管、殼程流體的方案。這類流程按是否副 產(chǎn)蒸汽而分為不副產(chǎn)蒸汽和副產(chǎn)蒸汽兩種流程， 化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 合成塔出口氣體先經(jīng)水冷卻器冷卻到一定程度，使其中大部分氨冷凝下來，從第一氨分離器中分出來。氨合成壓力高，設(shè)備緊湊，流程簡單，但對設(shè)備的材質(zhì)和制造的要求較高。 加入 MgO 的作用與 A12O3有相似之處。近年來合成氨工業(yè)的進展，很大程度上是由于催化劑質(zhì)量的提高而取得的，氨合成中的工藝條件也大都取決于所選用催化劑的性質(zhì)。 （ 2） 水煤氣：以水蒸氣（或水蒸氣與氧的混合氣）為汽化劑制取的煤氣。接著，抗積炭的石腦油蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑研制成功，缺乏天然氣的國家采用了石腦油為原料。 哈伯終成正果 在合成氨研究屢屢受挫的情況下，德國物理化學(xué)家 F根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析 , 未來合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會出現(xiàn)原則性的改變 , 其技術(shù)發(fā)展將會繼續(xù)緊密圍繞“降低生產(chǎn)成本、提高運行周期 , 改善經(jīng)濟性”的基本目標(biāo) , 進一步集中在“大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長周期運行”等方面進行技術(shù)的研究開發(fā)。 畢業(yè)論文（設(shè)計） 2020 屆 題 目 合成氨合成工段工藝 專 業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 小組成員 指導(dǎo)教師 完成日期 20200410 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 任 務(wù) 書 班級 日期 20200410 論文（設(shè) 計）題目： 合成氨合成工段工藝 論文（設(shè)計）要求： （ 1）學(xué)生應(yīng)在教師指導(dǎo)下按時完成所規(guī)定的內(nèi)容和工作量，最好是獨立完成。 合成氨生產(chǎn)過程中，換熱器應(yīng)用十分廣泛，主要用于熱量的交換和回收。哈伯（ Fritz Haber）知難而化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 進，對合成氨進行了全面系統(tǒng)的研究和實驗， 攻克 了 這一令人生畏的難題。 60 年代以后，又開發(fā)了重質(zhì)油部分氧化法制氫。 （ 3） 混合煤氣：以空氣和適量的水蒸氣為汽化劑制取的煤氣，一般作燃料用 ?？梢?，催化劑的作用事十分重要的。在還原過程中， MgO 也能防止活性鐵的微晶進一步長大。同時，高壓下反應(yīng)溫度較高，催化劑使用壽命短，操作管 理也比較困難，因此壓力不宜過高。氣體隨即進入循環(huán)壓縮機，提高壓力并與新鮮氣混合后，流入冷交換器和氨冷卻器中。 計算傳熱溫差 首先計算逆流時平均溫差： 化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 考慮到管程可能是 4程，但殼程數(shù)為 1。 合成選用適當(dāng)壓力的廢熱鍋爐，產(chǎn)生的蒸汽在工藝中使用。 3．德國伍德公司經(jīng)二十多年來對工藝效率、工廠安全、能量總消耗等方面連續(xù)研究結(jié)果，推出了低能耗工藝，并于 1991 年在德國 BASF 公司建立了一個日產(chǎn) 1800 噸的工廠。 氨主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料，氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的 12％。 在此，向所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！ 張陽 2020． 。液氨常用作制冷劑 氨合成 是 將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。燃料氣經(jīng)水冷噴嘴加氧并進入燃燒室中，通過調(diào)整噴嘴的位置和燃燒室的形狀設(shè)計，使燃燒室內(nèi)產(chǎn)生渦流，以保證轉(zhuǎn)化反應(yīng)穩(wěn)定進行。 全裝置熱能綜合利用，如合成廢熱產(chǎn)飽和蒸汽供變換，變換、造氣產(chǎn)低壓蒸汽供造氣，全裝置做到 蒸汽自給。有附錄初選G800VI10100 型換熱器，有關(guān)參數(shù)列表如下： 外殼直徑 D 800 管子尺寸 mm φ 25 公稱壓強 aMP 管子長度 l m 3 公稱面積 m2 100 管數(shù) N 444 管程數(shù) Np 6 管心距 t mm 32 管子排列方式 三角形 按上列數(shù)據(jù)核算管程、殼程的流速及 Re： 管程流通截面積： 管內(nèi)水的流速： Ctttttm ???????????????? 160164168245ln)160164()168245(ln)2121 16016811 12 ??????? tT ttP 016 8 16 424 512 21 ??????? tt TTR236 mtk QSm ????????22 0 2 3 2 4 mNNdSPii ???????smSqu iccmi / 10523600 3, ??? ??? ?45 ??? ???? ?cciii ud ? ?化學(xué)工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 殼程流通截面積： ?ocdnDhS ?? (0 取 24? 取折流板間距 : ? ? mmmSh ?????? ?