【正文】 ==查[2]，對應的平衡溫度t=℃平衡溫距 △t==℃C. 一段轉化爐理論氫空速的計算以1atm、60℉（℃）為計算基準設計轉化爐內觸媒裝填量V′ SVH2=代值有SVH2 ==該流程設計理論氫空速參考值為7800 h1 。（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。 （5）區(qū)位優(yōu)勢 基地位于陜、甘、寧、蒙毗鄰地區(qū)，西與自治區(qū)首府銀川市隔黃河相望，東與開發(fā)中的陜北能源重化工基地毗鄰，易形成產業(yè)互補，資源共享，其生產、生活條件俱佳。（3）交通優(yōu)勢 四通八達的道路交通是基地的一大突出優(yōu)勢，銀川青島高速公路及307國道橫貫基地；大古鐵路連接包蘭、寶中鐵路與京包、隴海線連通可輻射全國，即將開工建設的銀川太原鐵路又形成一條橫穿基地的外運大通道；銀川河東機場距基地中心區(qū)僅30公里，每日航班達50余次，通往北京、上海、廣州、西安、太原、濟南、青島、蘭州等重要城市。該化工基地有著得天獨厚的優(yōu)勢：（1）天然氣資源優(yōu)勢 該基地臨近陜甘寧天然氣田，此氣田是我國迄今探明的世界級特大型整裝氣田，探明控制儲量達7000多億立方米，一期輸氣管線已建成，二期管線正在規(guī)劃建設中。經低變處理后，％～％之間，再送入后續(xù)工段繼續(xù)凈化。氣體通過高變廢熱鍋爐，冷卻到336℃左右。含CO的原料合成氣經換熱器降溫， MPa、溫度371℃下進入高變爐（因原料氣中水蒸氣含量較高，一般不需要加蒸汽）。經二段轉化后的合成氣送入第一換熱器（101C），接著又送入第二換熱器（102C），使合成氣溫度由1003℃降到360℃左右，利用這些能量制取高壓蒸汽。天然氣經加氫脫硫，、溫度380℃（R=），進入一段轉化爐的對流段加熱，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，經輸氣總管送往二段轉化爐。CO變換工序采用了高變串低變的工藝流程路線，%左右。 工藝流程的選擇本設計主要是轉化和變換工序的工藝設計，所選流程為：脫 硫壓 縮壓 縮一段轉化二段轉化高溫變換低溫變換天然氣空氣水蒸氣變換氣去甲烷化天然氣蒸汽轉化和變換工序是合成氨生產中的第一步，也是較為關鍵的一步，因為能否正常生產出合格的變換氣，是后面的所有工序正常運轉的前提條件。天然氣工藝技術目前最可靠，天然氣合成氨工藝成熟、生產可靠、連續(xù)。根據計算，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。加大天然氣在能源消費結構中的比重，既有利于促進節(jié)能減排，又能夠維持經濟與社會可持續(xù)發(fā)展。天然氣作為化石能源中污染最少的能源，熱值相應高于煤炭與石油。無論是在傳統的天然氣產區(qū)，還是在新的天然氣勘探開發(fā)區(qū)，近幾年，我國天然氣工業(yè)的發(fā)展都呈現出前所未有的良好態(tài)勢。近年來，國家對環(huán)境問題越來越重視。其次，我國天然氣工業(yè)高速發(fā)展方興未艾。近年來我國天然氣勘探取得了重大突破，陸上已在川渝、陜甘寧、新疆和青海形成四大氣區(qū)；海上氣田以渤海、南海西部地區(qū)和東海西湖凹陷作為重點勘探和增加產量的地區(qū)。地質資源總量約38～39萬億立方米，列世界第十位，其中陸上30萬億立方米，海上9萬億立方米。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。因此，CO變換既是原料氣制造的繼續(xù)，又是凈化的過程。目前，各種方法制取的原料氣都含有CO，其體積分數一般為12%～40%，合成氨需要的兩種組分是H2和N2，因此需要除去合成氣中的CO。變換工序是指CO與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的過程。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接著一段轉化氣進入二段轉化爐，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)進行甲烷的轉化反應。轉換工序是指天燃氣中的氣態(tài)烴類轉換成HCO和CO2，并達到要求，合成氨廠的轉化工序分為兩段進行。氨合成反應在較高壓力和催化劑存在的條件下進行，由于反應后氣體中氨含量不高，一般只有10%～20%，故采用未反應氫氮氣循環(huán)的流程。甲烷化反應如下：CO+3H2CH4+H2O ΔH=； CO2+4H2CH4+2H2O ΔH=； (3)氨合成 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。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)%?！　∧壳霸诠I(yè)生產中，最終凈化方法分為深冷分離法和甲烷化法。為了防止對氨合成催化劑的毒害，規(guī)定CO和CO2總含量不得大于10cm3/m3(體積分數)。一類是化學吸收法，如熱鉀堿法，低熱耗本菲爾法，活化MDEA法，MEA法等。根據吸收劑性能的不同，可分為兩大類。因此變換氣中CO2的脫除必須兼顧這兩方面的要求?！　〈衷蠚饨汣O變換以后，變換氣中除H2外，還有COCO和CH4等組分，其中以CO2含量最多?！　、?脫硫脫碳過程　　各種原料制取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產過程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉化法，第一道工序是脫硫，用以保護轉化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據一氧化碳變換是否采用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。第一步是高溫變換，使大部分CO轉變?yōu)镃O2和H2；第二步是低溫變換，%左右。合成氨需要的兩種組分是H2和N2，因此需要除去合成氣中的CO。(2)凈化對粗原料氣進行凈化處理，除去氫氣和氮氣以外的雜質，主要包括變換過程、脫硫脫碳過程以及氣體精制過程。(1)原料氣制備 將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。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]。從而掌握了世界上幾乎所有先進的工藝和先進技術如低能耗的凱洛格工藝、布朗工藝等，通過對引進技術的消化吸收和改造創(chuàng)新，不但使合成氨的技術水平跟上了世界前進的步伐，而且促進了國內中小型氨廠的技術發(fā)展。中國是世界上人口最多的農業(yè)大國，為了在2000年氮肥產量達到基本自給自足，最近十年先后陸續(xù)引進14套具有20世紀90年代先進水平的年產300kt合成氨成套設備，同時從20世紀70年代起，我國開始了大型合成氨成套裝置的自行設計、自行制造工作，第一套年產30萬噸的合成氨裝置于80年在上海建成投產。由于大型合成氨裝置的優(yōu)越性，1972年2月中國作出了成套引進化學肥料技術和設備的決定。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。到60年代中期中氮已投產了15家。中國合成氨工業(yè)的發(fā)展經歷了以下幾個階段。中華人民共和國成立以來，化工部門貫徹為農業(yè)服務的方針，把發(fā)展化肥生產放在首位。中國合成氨生產是從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，最高年產量不超過50Kt（1941年）。若能用仿真技術進行操作人員的模擬培訓只需在一臺高性能的計算機上配合相應的軟件以代替實際生產裝置的控制、運作設備，這樣就可以在較短的時間內學習開停車、正常操作和事故狀態(tài)操作。因此，用“可編程序控制器”（PC）這一名稱較為確切。與此同時，報警、連鎖系統，程序控制系統，采用了微機技術的可編程序邏輯控制器（PLC）代替過去的繼電器，采用由用戶編寫的程序，實現自動或手動的“開”或“停”和復雜程序不同的各種邏輯控制，計時、計數、模擬控制等。操作人員對于人一控制點、控制單元、生產設備、車間以及全廠的運作情況進行隨機或定勢的觀察，只要通過鍵操作調出相應的畫面，即可把所需內容顯示在CRT上，以便監(jiān)視、控制和修改某些參數。DCS是現代計算機技術、控制技術、數據通訊技術和熒光顯示技術（CRT）相結合的產物。自從20世紀70年代計算機技術應用到合成氨生產以后，操作控制上產生了飛躍。自從出現單系列裝置的大型氨廠，除泵類有備用外，其它設備和機器都是一臺。(四) 生產自動化合成氨生產特點之一是工序多、連續(xù)性強。由于噸氨生產成本中能源費用占70%以上，因此能耗是衡量合成氨技術和經濟效益的重要標志。整個生產過程還需消耗較多的電力、蒸汽等二次能源，而用量又很大?，F在世界上規(guī)模最大的合成氨裝置為日產1800t氨，1991年在比利時的安特衛(wèi)普建成投產。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。大型化的優(yōu)點是投資費用低，能量利用率高，占地少，勞動生產率高。(二) 生產規(guī)模大型化20世紀50年代以前，氨合成塔的最大能力為日產200t氨，到60年代初期為400t。首先應考慮天然氣和油田氣，其次采用石腦油。由表可見，雖然各國資源不同，但選用原料的基本方向相同。從此比石腦油價廉、來源廣泛的重油和減壓渣油開始作為合成氨的另一種原料。但石腦油價格比天然氣高，而且又是石油化工的重要原料，用于制氨受到一定限制。一些沒有天然氣資源的國家，如日本、英國在解決了石腦油蒸汽轉化過程的析碳問題后，1962年開發(fā)成功石腦油為原料生產合成氨的方法。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。（%）原料192919391953196519711975198019851990焦炭、煤37焦爐氣2220天然氣266077石腦油206重油3其它19181516合計100100100100100100100100100由表11可知，合成氨的原料構成是從以固體燃料為主轉移到以氣體燃料和液體原料為主。傳統方法還是采用高溫下將各種燃料和水蒸氣反應制造氫。傳統的制氮方法是在低溫下將空氣液化、分離，以及水電解制氫。氮來自空氣，氫來自水。在化學工業(yè)中合成氨工業(yè)已經成為重要的支柱產業(yè)[1]。隨著世界人口的不斷增加，用于制造尿素、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨以及其它化工產品的氨用量也在增長。合成氨是大宗化工產品之一，世界每年合成氨產量已達到1億噸以上，其中約有80%的氨用來生產化學肥料，20%作為其它化工產品