【正文】 在日常學習和生活 中，我的同學及校友給予了我很大幫助。在此我要向我的導師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在實驗室里一般是在較低的溫度和壓強下進行的，只能了解氮氣和氫氣在催化劑作用下能生成氨氣 。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。 化學工程系畢業(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。從長遠來看，原料路線改為油或煤是可以考慮的，但據(jù)預(yù)測，在未來 20年內(nèi)，合成氨生產(chǎn)原料的情況會維持上述百分比例不變，天然氣仍是能被利用的比較好的合成氨生產(chǎn)原料。目前的裝置規(guī)模多為 1500 噸／天， 1800 噸／天的生產(chǎn)也在日益增加。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。 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)。變壓吸附脫除二氧化碳。因此，氮肥的供應(yīng)還得繼續(xù)依靠合成氨的生產(chǎn)。 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。 脫 CO2 用物理吸收。 常壓 造氣氨廠工藝的節(jié)能措施有： 造氣爐采用微機液壓控制系統(tǒng)。 104 104 104 140 9643 103 448 264 安全系數(shù) 以上計算表明，選用 6010600 ??? IG 固定管板式列管換熱器可用于合成氨變換工段的余熱回收。 殼程流體阻力 ? ? 239。本設(shè)計亦采用此管、殼程流體的方案。設(shè)變換氣出換熱器的溫度為 C?168 ，則變換器的平均溫度為 C???? 5,2062)168245( ，查得水與變換器的物性數(shù)據(jù)如下： 介質(zhì) 密度ρ)( 3mkg 比熱容)( CkgkJCp ?? 粘度μ).( sPa? ( 導熱系數(shù)λ )( CmW ?? 水 變換氣 96, 55 ???? 熱量衡算 熱負荷 hkjttCqQ CPcm )160168()( 312, ??????? ? ? ? hkjttCqQ cpcm 6312, ) ???????? 變換氣出口溫度 ? ? CCqQTT hphm ????????? 36..12 此 2T 值與原設(shè) CT ??1682 相近，故不再試算，以上物行數(shù)據(jù)有效。要求熱水 升溫 C?8 。（ 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。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。在實際生產(chǎn)中，進塔循環(huán)氣的氫氯比 控制在 ~ 比較合適。空間速度，處理的氣量大，能增大產(chǎn)量，但氨凈值有所降低。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。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。 壓力 工業(yè)上合成氨的各種工藝流程，一般都以壓力的高低來分，從化學平衡和化學反應(yīng)速度的角度看，提高操作壓力對氨的合成是有利的。長時間的含氧化合物中毒亦會造成永久中毒。 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。 加入 MgO 的作用與 A12O3有相似之處。 mo11) 加入 A12O3 的作用：它能與氧化鐵生成 FeO ?A12O3晶體，其晶體結(jié)構(gòu)與 FeO ?Fe2O3相同。 上 述反應(yīng)途徑可簡單地表示為： xFe + N2→Fe xN NFex +［ H］ 吸 → NHFex NHFex +［ H］吸 →Fe xNH2 FexNH2 ＋［ H］吸→ FexNH3xFe+NH3 鐵系催化劑的主要成分是 FeO 和 Fe2O3并加入少量的其他金屬氧化物 A12O K2O、 Cao等為 促進劑 (又稱助催化劑 )。 化學工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 熱力學計算表明，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。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該反應(yīng)是放熱反應(yīng)：在生成氨的同時放出熱量反應(yīng)熱與溫度、壓力有關(guān) ③該反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)：從反應(yīng)式可以看出，由 個分子的氫和 個分子的氮，反應(yīng)后生成 1 分子的氨，在化學反應(yīng)過程中，體積減少?？諝夥蛛x裝置制得的氧用于重質(zhì)油氣化，氮作為氨合成原料外，液態(tài)氮還用作脫除一氧化碳、甲烷及氬的洗滌劑。 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。 （ 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。這種生成的混合氣稱為煤氣。 2 氨 的 合成 原料氣來源 煤氣的生成 原料氣主要有兩部分：氮氣、氫氣。 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。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。 1926 年，德國法本公司采用溫克勒爐氣化褐煤成功。 煤造氣時期第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束，很多國家建立了合成氨廠，開始以焦炭為原料。 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 哈伯終成正果 在合成氨研究屢屢受挫的情況下，德國物理化學家 F在此期間，曾有不少著名的化學家踏上了合成氨的研究之路，但他們的最終結(jié)局卻都是無功而返。 1809 年，在智利發(fā)現(xiàn)了一個很大的硝酸鈉礦產(chǎn)地；但是面對人類不斷膨脹的需求，自然界的生物和礦產(chǎn)資源畢竟有限。 1784 年，法國化學家貝托雷（ ）確定了氨是由氮和氫組成的。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 , 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)。 0— 15 分 4 撰寫質(zhì)量 結(jié)構(gòu)嚴謹，文字通順，用語符合技術(shù)規(guī)范，圖表清楚， 字跡工整，書寫格式規(guī)范， 0— 15 分 合計 0— 100 分 評語： 成 績： 評閱人（簽名）： 日 期： 畢業(yè)論文答辯 及綜合成績 答 辯 情 況 自 述 情 況 清 晰、完 整流 利 簡 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 題 回 答 問 題 正 確 基本 正確 有一般 性錯誤 有原則 性錯誤 沒有 回答 答辯小組評語及建議成績： 答辯委員會綜合成績： 答辯委員會主任簽字： 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 。 0— 10 分 2 能力與質(zhì)量 調(diào)研論證 能獨立查閱文獻資料及從事其它形式的調(diào)研，能較好地理解課題任務(wù)并提出實施方案，有分析整理各類信息并從中獲取新知識的能力。 （ 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。 畢業(yè)論文（設(shè)計） 2020 屆 題 目 合成氨合成工段工藝 專 業(yè)