【正文】 置大型化的技術(shù)開發(fā)過程中, 其焦點(diǎn)主要集中在關(guān)鍵性的工序和設(shè)備, 即合成氣制備、合成氣凈化、氨合成技術(shù)、合成氣壓縮機(jī)。根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析, 估計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(yùn)行周期, 改善經(jīng)濟(jì)性”的基本目標(biāo),進(jìn)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(yùn)行”等方面進(jìn)行技術(shù)的研究開發(fā)。其結(jié)構(gòu)調(diào)整包括原料結(jié)構(gòu)、品質(zhì)構(gòu)調(diào)整。 合成氨技術(shù)的發(fā)展趨勢由于石油價格的飛漲和深加工技術(shù)的進(jìn)步,以“天然氣、輕油、重油、煤”作為合成氨原料結(jié)構(gòu)、并以天然氣為主體的格局有了很大的變化。 同時研究開發(fā)簡單可行, 又可就地取得原料制取合成氣的潔凈煤氣化技術(shù), 這也是我國目前占氮肥生產(chǎn)總量60% 左右的中小型氮肥廠亟待要解決的問題。我國大多數(shù)合成氨企業(yè)的煤制氣技術(shù)沿用固定床水煤氣爐, 爐型老化、技術(shù)落后、能源利用率低、原料價格高, 是當(dāng)前急需進(jìn)行技術(shù)改造的重點(diǎn)。只有通過科技進(jìn)步對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)率來實(shí)現(xiàn), 這也是今后發(fā)展合成氨氮肥工業(yè)新的增長點(diǎn)。目前我國合成氨氮肥廠有大中小型氮肥裝置近千個, 大型氮肥裝置重復(fù)引進(jìn)32 套, 國產(chǎn)化裝置超過20套, 中型裝置近百套, 小型裝置約600 套, 合成氨生產(chǎn)能力達(dá)到4500萬t /a?？梢?，合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起著重要的作用。還可以將氨加工制成各種含氮復(fù)合肥料。各種氮肥生產(chǎn)是以合成氨為主要原料的，因此，合成氨工業(yè)的發(fā)展標(biāo)志著氮肥工業(yè)的水平。many types of Ammonia synthesis technology and process, Generally,they includes ammonia synthesis, separation and recycling, inert gases Emissions and other basic steps, Combining the above basic steps turnning into the ammonia synthesis reaction and recycling process , in which ammonia synthesis section is the central part of a synthetic ammonia process.The task of curriculum design is the ammonia synthesis section of an annual fifty thousand tons synthetic ammonia plant . The position of fresh feed gas is: H2(%),N2(%),CH4(%),Ar(%), the temperature is 35℃, the operating pressure is 31MPa, the inlet gas position of the Reactor is : NH3(%),CH4+Ar(%),it Requires the mole fraction of ammonia reacheds to % of outlet gas of synthesis reactor. By consulting the relevant literature and information,we designed the ammonia synthesis section of an annual fifty thousand tons synthetic ammonia plant, with the help of CAD technology,we designed piping and instrument diagram and equipment layout. Finally,we did the material balance accounting ,and the energy balance accounting of the process, also we selected piping size and material according to the design operation of temperature, pressure and relevant standards .Keywords: ammonia synthesis section material balance accounting energy balance accounting1 引言 氨的基本用途氨是基本化工產(chǎn)品之一，用途很廣。最后對該工藝流程進(jìn)行了物料衡算、能量衡算，并根據(jù)設(shè)計任務(wù)及操作溫度、壓力按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對工藝管道的尺寸和材質(zhì)進(jìn)行了選擇。新鮮原料氣的摩爾分?jǐn)?shù)組成如下：H2 %，N2 %， CH4 %,Ar %合成操作壓力為31MPa，合成塔入口氣的組成為NH3(%),CH4+Ar(%),要求合成塔出口氣中氨的摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到17%。年產(chǎn)五萬噸合成氨合成工段工藝設(shè)計目錄中文摘要 1英文摘要 21 引言 3 氨的基本用途 3 合成氨技術(shù)的發(fā)展趨勢 4 合成氨常見工藝方法 4 高壓法 5 中壓法 5 低壓法 5 設(shè)計條件 5 物料流程示意圖 62 物料衡算 8 合成塔入口氣組成 8 合成塔出口氣組成 8 合成率計算 9 氨分離器出口氣液組成計算 10 冷交換器分離出的液體組成 13 液氨貯槽馳放氣和液相組成的計算 13 液氨貯槽物料衡算 15 合成循環(huán)回路總物料衡算 173 能量衡算 28 合成塔能量衡算 28 30 熱交換器能量衡算 31 軟水預(yù)熱器能量衡算 32 水冷卻器和氨分離器能量衡算 33 循環(huán)壓縮機(jī)能量衡算 35 冷交換器與氨冷器能量衡算 36 合成全系統(tǒng)能量平衡匯總 384 設(shè)備選型及管道計算 40 管道計算 40 設(shè)備選型 42結(jié)論 43致謝 44參考文獻(xiàn) 45年產(chǎn)五萬噸合成氨合成工段工藝設(shè)計摘要：本次課程設(shè)計任務(wù)為年產(chǎn)五萬噸合成氨工廠合成工段的工藝設(shè)計，氨合成工藝流程一般包括分離和再循環(huán)、氨的合成、惰性氣體排放等基本步驟，上述基本步驟組合成為氨合成循環(huán)反應(yīng)的工藝流程。其中氨合成工段是合成氨工藝的中心環(huán)節(jié)。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，設(shè)計了年產(chǎn)五萬噸合成氨廠合成工段的工藝流程，并借助CAD技術(shù)繪制了該工藝的管道及儀表流程圖和設(shè)備布置圖。關(guān)鍵詞：物料衡算，氨合成，能量衡算The Design of 50kt/a Synthetic Ammonia ProcessAbstract: There are 化肥是農(nóng)業(yè)的主要肥料，而其中的氮肥又是農(nóng)業(yè)上應(yīng)用最廣泛的一種化學(xué)肥料，其生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)裝備水平、產(chǎn)品數(shù)量，都居于化肥工業(yè)之首，在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。以氨為主要原料可以制造尿素、硝酸銨、碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨等氮素肥料。此外，液氨本身就是一種高效氮素肥料，可以直接施用，一些國家已大量使用液氨。我國的氮肥工業(yè)自20世紀(jì)50年代以來, 不斷發(fā)展壯大, 目前合成氨產(chǎn)量已躍居世界第一位, 現(xiàn)已掌握了以焦炭、無煙煤、焦?fàn)t氣、天然氣及油田伴生氣和液態(tài)烴多種原料生產(chǎn)合成氨、尿素的技術(shù), 形成了特有的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小生產(chǎn)規(guī)模并存的生產(chǎn)格局。氮肥工業(yè)已基本滿足了國內(nèi)需求, 在與國際接軌后, 具備與國際合成氨產(chǎn)品競爭的能力, 今后發(fā)展重點(diǎn)是調(diào)整原料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu), 進(jìn)一步改善經(jīng)濟(jì)性。合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ), 在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。目前合成氨工業(yè)的發(fā)展方向是優(yōu)化原料路線, 實(shí)現(xiàn)制氨原料的多元化, 引進(jìn)先進(jìn)的煤氣化工藝制取合成氣, 降低產(chǎn)品成本, 改善生產(chǎn)環(huán)境。在這種背景下，該項(xiàng)目以“年產(chǎn)5萬噸合成氨合成工段工藝設(shè)計”為設(shè)計課題，對合成氨合成工段的各種工藝條件和設(shè)備選型等進(jìn)行深入的研究?；谘b置經(jīng)濟(jì)性考慮,“輕油”和“重油”型合成氨裝置已經(jīng)不具備市場競爭能力, 絕大多數(shù)裝置目前已經(jīng)停車或進(jìn)行以結(jié)構(gòu)調(diào)整為核心內(nèi)容的技術(shù)改造。由于煤的儲量約為天然氣與石油儲量總和的10倍,以煤為原料制氨等煤化工及其相關(guān)技術(shù)的開發(fā)再度成為世界技術(shù)開發(fā)的熱點(diǎn), 煤有可能在未來的合成氨裝置原料份額中再次占舉足輕重的地位, 形成與天然氣共為原料主體的格局。大型化、集成化、自動化, 形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模的生產(chǎn)中心、低能耗與環(huán)境更友好將是未來合成氨裝置的主流發(fā)展方向。在低能耗合成氨裝置的技術(shù)開發(fā)過程中, 其主要工藝技術(shù)將會進(jìn)一步發(fā)展。第二,實(shí)施與環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)是未來合成氨裝置的必然和惟一的選擇。第三,提高生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性, 延長運(yùn)行周期是未來合成氨裝置“改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競爭力”的必要保證。 合成氨常見工藝方法氨的合成是合成氨生產(chǎn)的最后一道工序，其任務(wù)是將經(jīng)過精制的氫氮混合氣在催化劑的作用下多快好省地合成為氨。工業(yè)上合成氨的各種工藝流程一般以壓力的高低來分類。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是氨合成效率高，混合氣中的氨易被分離。但因?yàn)楹铣尚矢?，放出的熱量多，催化劑溫度高，易過熱而失去活性，所以催化劑的使用壽命較短。目前工業(yè)上很少采用此法生產(chǎn)。因?yàn)楹铣蓧毫Φ拇_定，不外乎從設(shè)備投資和壓縮功耗這兩方面來考慮。但功耗決不但取決于壓力一項(xiàng)，還要看其它工藝指標(biāo)和流程的布置情況。 低壓法操作壓力10MPa左右，溫度400～450℃。但此法所用催化劑對毒物很敏感，易中毒，使用壽命短，因此對原料氣的精制純度要求嚴(yán)格。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)上此法已不采用了。 設(shè)計條件(1)生產(chǎn)能