【正文】 轉(zhuǎn)化法年產(chǎn) 100kt 合成氨裝置 (即瀘天化 )；從意大利引進(jìn)一套以重油為原料的部分氧化法年產(chǎn) 50kt 合成氨裝置，從而形成了煤油氣原料并舉的中型氨廠生產(chǎn)系統(tǒng)，迄今為止，已建成 50多座中型氨廠。 第一、恢復(fù)老廠和新建中型氨廠 20世紀(jì) 50年代初，在恢復(fù)和擴(kuò)建老廠的同時(shí)，從原蘇聯(lián)引進(jìn)以煤為原料、 年產(chǎn) 50kt 的三套合成氨裝置，并創(chuàng)建了吉化、蘭州、太原三大化工基地，后又自行設(shè)計(jì)、制造了 萬噸合成氨系統(tǒng)，以川化的創(chuàng)建為標(biāo)志。經(jīng)過 50 多年的努力，中國(guó)已擁有多種原料、不同流程的大、中、小型合成氨廠 1000多個(gè)， 1999年總產(chǎn)量為 ，已躍居世界第 1位，已掌握了以焦炭、無煙煤、褐煤、焦?fàn)t氣、天然氣及油田氣和液態(tài)烴等氣固液多種原料生產(chǎn)合成氨的技術(shù)，形成中國(guó)大陸特有的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小生產(chǎn)規(guī)模并存的合成氨生產(chǎn)格局。此外在上海還有一個(gè)電解水制氫生產(chǎn)合成氨、硝酸的小型車間。這些都表示氨生產(chǎn)技術(shù)自動(dòng)化進(jìn)入新的階段，改變了幾十年合成氨生產(chǎn)控制的面貌。 此外，若配置有高一級(jí)管理、控制功能的上位機(jī)系統(tǒng)，還能進(jìn)行全廠綜合優(yōu)化控制和管理，這種新穎的過程控制系統(tǒng)不僅可以取代常規(guī)模擬儀表，而且還可以完成局部?jī)?yōu)化控制以及模擬儀表難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜自控系統(tǒng)。近年由于機(jī)電一體化需要邏輯控制和模擬控制計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、運(yùn)算等功能相 結(jié)合，各儀表廠家的產(chǎn)品已從單一的邏輯控制，趨向多種控制功能結(jié)合為一體。需要的數(shù)據(jù)、流程都可隨機(jī)或定時(shí)在打印機(jī)上打印和彩色硬拷貝機(jī)上拷貝。在 CRT 操作平臺(tái)上可以存取、顯示多種數(shù)據(jù)和畫面，包括帶控制點(diǎn)的流程，全部過程變量、控制過程變量，以及其參數(shù)的動(dòng)態(tài)數(shù)值和趨勢(shì)圖，從而實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視和集中操作。 1975 年美國(guó)霍尼威爾公司開發(fā)成功 TCP2020 總體分散控制系統(tǒng)（ Totol Distributed Control System），簡(jiǎn)稱集散控制系統(tǒng)（ DCS）。因此，某一環(huán)節(jié)的失調(diào)就會(huì)影響生產(chǎn)，為了保證長(zhǎng)周期的安全生產(chǎn)，對(duì)過程控制提出更高的要求，從而發(fā)展到把全流程的溫度、壓力、流量、物位和成分五大參數(shù)的模擬儀表、報(bào)警、連鎖系統(tǒng)全部集中在中 央控制室顯示和監(jiān)視控制。 20世紀(jì) 60年代以前的過程控制多采取分散方式，在獨(dú)立的幾個(gè)車間控制室中進(jìn)行。 以天然氣為原料的日產(chǎn) 1000t合成氨裝置噸氨能耗目前已從 20世 紀(jì) 70年代的 下降到 左右，而且以天然氣為原料的大型氨廠的所需動(dòng)力約有85%可由余熱供給?，F(xiàn)在合成氨能耗占世界能源消費(fèi)總量的 5 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 3%，中國(guó)合成氨生產(chǎn)能耗約占全國(guó)能耗的 4%。 (三 ) 低能耗新工藝 合成氨，除原料為天然氣、石油、煤炭等一次能源外。因此大型氨廠通常是指日產(chǎn) 600t級(jí)，日產(chǎn) 1000t 級(jí)和日產(chǎn) 1500t級(jí)的三種 。從 20世紀(jì) 60年代中期開始，新建氨廠大都采用單系列的大型裝置。隨著蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的高壓離心式壓縮機(jī)研制成功，美國(guó)凱洛格公司運(yùn)用建設(shè)單系列大型煉油廠 的經(jīng)驗(yàn)，首先運(yùn)用工藝過程的余熱副產(chǎn)高壓蒸汽作為動(dòng)力，于 1963年和 1966年相繼建成日產(chǎn) ，實(shí)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。 表 氨廠采用的各種原料的相對(duì)投資和能量消耗 原料 相對(duì)投資費(fèi)用 能量消耗 /(GJ/t) 天然氣 28 重油 38 煤 48 特別是以天然氣為原料的合成氨工業(yè)占了很大的比重，本設(shè)計(jì)就是以天然氣為原料合成氨，主要是轉(zhuǎn)化工段的設(shè)計(jì)。只要資源條件具備作為合成氨的 原料。 表 12 為各種原料的日產(chǎn) 合成氨廠，相對(duì)投資和能量消耗比較。為了擴(kuò)大原料范圍，又開發(fā)了用重油部分氧化法制氫。石腦油經(jīng)脫碳、氣化后，可采用和天然氣為原料的相同生產(chǎn)裝置制氨。到 4 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 20世紀(jì) 60年代末，國(guó)外主要產(chǎn)氨國(guó)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。 自從北美大量開發(fā)天然氣資源成功之后， 20世紀(jì) 50年代開始采用天然氣制氨。因此合成氨生產(chǎn)的初始原料是焦炭、煤、焦?fàn)t氣、天然氣、石腦油、重油等， 60多年來世界合成氨原料的構(gòu)成變化見下表 11。由于電解制氫法，電能消耗大，成本高。氣和水到處都有，而且取之不盡。 3 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 合成氨生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展 (一 ) 原料構(gòu)成 的變化 為了合成氨，首先必須提供氮和氫。據(jù)統(tǒng)計(jì) 1994年世界氨產(chǎn)量為 ，其中中國(guó)、美國(guó)、印度、俄羅斯四個(gè)主要產(chǎn)氨國(guó)占了一半以上。氨作為最為重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，同時(shí)也是能源消耗的大戶，世界上大約有 10%的能源用于合成氨。液氨常用作制冷劑。氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的 12％。世界上的氨除少量從焦?fàn)t氣中回收外，絕大部分是合成的氨。 氨的用途及在國(guó)民生產(chǎn)中的作用 氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。氨與空氣或氧的混合物在一定范圍內(nèi)能夠發(fā)生爆炸。 氨的化學(xué)性質(zhì)有：在常溫下相當(dāng)穩(wěn)定，在高溫、電火花或紫外光的作用下可分解為氮和氫。氨水溶液呈堿性，易揮發(fā)。人們?cè)诖笥?100cm3/m3氨的環(huán)境中，每天接觸 8小時(shí)會(huì)引起慢性中毒。 transformation。 關(guān)鍵字：合成氨；天然氣；轉(zhuǎn)化；變換； 1 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) Abstract Ammonia 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. 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. Keywords: ammonia。 近年來合成氨工業(yè)發(fā)展很快，大型化、低能耗、清潔生產(chǎn)均是合成氨設(shè)備發(fā)展的主流，技術(shù)改進(jìn)主要方向是開發(fā)性能更好的催化劑、降低氨合成壓力、開發(fā)新的原料氣凈化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位熱能等方面上。09110611 指導(dǎo)教師 潘高峰 2020 年 12 月 3 日 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 專業(yè)：化工與材料工程學(xué)院 班級(jí)：化工 0906 姓名：劉玉岐 設(shè)計(jì)題目：天然氣合成氨工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)條件：年產(chǎn) 30萬噸氨 要求：一段轉(zhuǎn)化爐 出口甲烷含量設(shè)計(jì)為 10％ 爐出口溫度： 822℃ 出口壓力： （表壓） 二段轉(zhuǎn)化爐 補(bǔ)加蒸汽量為加入空氣量的 10%； 出口甲烷含量： %； 出口壓力： ； 出口溫度： 1003 一段轉(zhuǎn)化爐 入反應(yīng)管溫度： 510℃ 入反應(yīng)管壓力： 出上升管溫度： 850℃ 出上升管壓力： 二段轉(zhuǎn)化爐 入口混合氣溫度： 822℃ 入口空氣溫度： 482℃ 出口變換氣溫度： 1003℃ I 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 目錄 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 .............................................................................................................................. I 目錄 ................................................................................................................................................ II 摘要 ............................................................................................................................................ 1 Abstract ...........................................................................................................................