【正文】 的氫氮混合氣，深冷凈化法通常與空分以及低溫甲醇洗結(jié)合。因此，原料氣在進(jìn)入合成工序前，必須進(jìn)行原料氣的最終凈化，即精制過(guò)程 [9]。 ③ 氣體精制過(guò)程 經(jīng) CO 變換和 CO2 脫除 后的原料氣中尚含有少量殘余的 CO 和 CO2。一類(lèi)是物理吸收法，如低溫甲醇洗法 (Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法 (Selexol)，碳酸丙烯酯法 [7]。 一般采用溶液吸收法脫除 CO2。 CO2 既是氨合成催化劑的毒物，又是制造尿素、碳酸氫銨等氮肥的重要原料。工業(yè)脫硫方法種類(lèi)很多，通常是采用物理或化學(xué)吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法 (Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法 (Selexol)等 [6]。因此， CO 變換反應(yīng)既是原料氣制造的繼續(xù) ，又是凈化的過(guò)程，為后續(xù)脫碳過(guò)程創(chuàng)造條件。變換反應(yīng)如下： CO+H2OH→2+CO 2 = 由于 CO 變換過(guò)程是強(qiáng)放熱過(guò)程，必須分段進(jìn)行以利于回收反應(yīng)熱，并控制變換段出口殘余 CO 含量。 ① 一氧化碳變換過(guò)程 在合成氨生產(chǎn)中，各種方法制取的原料氣都含有 CO，其體積分?jǐn)?shù)一般為 12%~40%。對(duì)于固體原料煤和焦炭，通常采用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對(duì)氣態(tài)烴類(lèi)和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。 合成氨過(guò)程由許多環(huán)節(jié)構(gòu)成，氨合成反應(yīng)過(guò)程是整個(gè)工藝過(guò)程的核心 [4]。氮?dú)鈦?lái)源于空氣，可以在制氫過(guò)程中直接加入空氣，或在低溫下將空氣液化、分離而得；氫氣來(lái)源于水或含 有烴的各種燃料。 1911 年米塔研究成功以鐵為活性組分的合成催化劑，鐵基催化劑活性好、比鋨催化劑價(jià)廉、易得 [3]。 1909 年，德國(guó)人哈伯以鋨為催化劑在 1720MPa 和 500600℃ 溫度下進(jìn)行了合成氨研究，得到 6％的氨。 19 世紀(jì)末，在熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和催化劑 等領(lǐng)域取得進(jìn)展后，對(duì)合成氨反應(yīng)的研究有了新的進(jìn)展。不能與下列物質(zhì)共存 :乙醛、丙烯醛、硼、鹵素、環(huán)氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化銀、硫、銻、雙氧水等。 但氨和空氣混合物達(dá)到上述濃度范圍遇明火會(huì)燃燒和爆炸 ,如有油類(lèi)或其它可燃性物質(zhì)存在 ,則危險(xiǎn)性更高。 液態(tài)氨將侵蝕某些塑料制品 ,橡膠和涂層。氨在 20℃ 水中溶解度34%,25℃ 時(shí) ,在無(wú)水乙醇中溶解度 10%,在甲醇中 溶解度 16%,溶于氯仿、乙醚 ,它是許多元素和化合物的良好溶劑。蒸氣壓 (℃ )。自燃點(diǎn) ℃ 。熔點(diǎn) ℃ 。分子量 。 合成氨的性質(zhì) 氨是無(wú)色氣體 ,有刺激性惡臭味。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一，世界每年合成氨產(chǎn)量已達(dá)到 1 億噸以上，其中約有 80%的 氨用來(lái)生產(chǎn)化學(xué)肥料， 20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。國(guó)防工業(yè)中三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纖維等 .合成氨是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。氨也是重要的工業(yè)原料。 2 第二章 前言 合成氨的用途 合成氨工業(yè)是基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)的重要組成部分，有十分廣泛的用途。有時(shí)，在同一設(shè)備中會(huì)有處于和不處于氨飽和區(qū)的幾種氣體同時(shí)出現(xiàn)，為了避免采用兩種不同的熱容計(jì)算法而引起誤差，就統(tǒng)一采用壓力校正法 (如冷交換器等）。 關(guān)鍵詞：合成塔 冷交換器 精煉氣 合成氨 1 目錄 摘 要 ............................................................................................................ II 第一章 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 ............................................................................................1 第二章 前言 ...................................................................................................2 合成氨的用途 ................................................................................................................ 2 合成氨的性質(zhì) ................................................................................................................ 2 合成氨的工藝流程 ........................................................................................................ 3 發(fā)展前景 ........................................................................................................................ 5 第三章 工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) .................................................................................7 產(chǎn)品用途、原料規(guī)格要求 ......................................................................................... 7 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及本設(shè)計(jì)主要工藝技 術(shù)指標(biāo) ................................................................. 7 主要公式、物性數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算公式 ..................................................................... 8 環(huán)保及安全要求 ....................................................................................................... 10 第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) .................................................................................... 11 物料衡算 ..................................................................................................................... 11 熱量衡算 ..................................................................................................................... 19 主要設(shè)備工藝計(jì)算 ..................................................................................................... 33 第五章 小結(jié) ................................................................................................ 75 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................... 76 致 謝 ............................................................................................................. 77 附錄 ............................................................................................................... 78 ① 合成塔裝配圖 ............................................................................................................... 78 ② 帶控制點(diǎn)的 工藝流程圖 ............................................................................................. 78 1 第一章 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱(chēng)： 3000 噸型合成氨廠合成系統(tǒng)工藝和設(shè)備設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì)條件： 物料衡算 計(jì)算基準(zhǔn)： 1000 標(biāo)準(zhǔn)立方米精煉氣 熱量衡算 計(jì)算基準(zhǔn)： 1000 標(biāo)準(zhǔn)立方米精煉氣 小時(shí)氨產(chǎn)量： 680 Kg 基準(zhǔn)溫度： 0℃ 液氨的焓：采用《氮?dú)夤ぷ髡呤謨?cè)》中的數(shù)據(jù) 高壓混合氣體平均分子熱容計(jì)算方法： 本設(shè)計(jì)中，在混合氣體中的氣氨未冷凝時(shí)，采用分壓疊加法，即先算出高壓下真實(shí)分子熱容，再換算為平均分子熱容，在有 氣氨冷凝時(shí)，因處于氨飽和區(qū)內(nèi)，則采用壓力校正法，即先算出常壓下平均分子熱容，再換算為高壓下平均分子熱容。主要設(shè)備計(jì)算部分是合成塔與冷交換器的外筒強(qiáng)度計(jì)算，里面包括筒身強(qiáng)度計(jì)算、主要螺栓強(qiáng)度計(jì)算、大頂蓋強(qiáng)度計(jì)算、電熱器蓋及其螺栓強(qiáng)度計(jì)算。本設(shè)計(jì)是生產(chǎn) 3000 噸合成氨的工藝計(jì)算。合成氨的生產(chǎn)主要分為原料氣的制取原料氣的凈化與合成。其產(chǎn)量居各種化工產(chǎn)品的首位。 I 繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 年產(chǎn) 3000噸合成氨廠合成系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 起訖日期 20xx年 2月 21日 20xx年 5月 26日 II 年產(chǎn) 3000 噸合成氨廠合成系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì) 摘 要 氨是一種重要的化工產(chǎn)品，主要用于化學(xué)肥料的生產(chǎn)。合成氨工業(yè)是基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一。氨本身是重要的氮素肥料除石灰氮外，其它氮素肥料都是先 合成氨，然后加工成各種銨鹽或尿素。合成工段是指精煉氣反應(yīng)生成氨氣與氫氣，從而進(jìn)一步生產(chǎn)氨產(chǎn)品。 本設(shè)計(jì)工藝計(jì)算部分是對(duì)合成塔、水冷器、冷交換器、一級(jí)氨冷器、二級(jí)氨冷器的物料和熱量衡算。 設(shè)計(jì)中，在混合氣體中的氣氨未冷凝時(shí)，采用分壓疊加法，即先算出高壓下真實(shí)分子熱容，再換算為平均分子熱容，在 有氣氨冷凝時(shí)，因處于氨飽和區(qū)內(nèi)，則采用壓力校正法，即先算出常壓下平均分子熱容，再換算為高壓下平均分子熱容。因此兩種方法的計(jì)算結(jié)果是有出入的。 主要設(shè)備工藝計(jì)算 計(jì)算基準(zhǔn)：每小時(shí)氨產(chǎn)量 680Kg，結(jié)合 VSHXB 版設(shè)備復(fù)核進(jìn)行。氨可生產(chǎn)多種氨肥 ，如尿素、硫酸銨、硝酸銨、碳酸氫銨等；還可生產(chǎn)多種復(fù)合肥，如磷肥等?；净瘜W(xué)工業(yè)中的硝酸、純堿及各種含氮無(wú)機(jī)鹽；有機(jī)工業(yè)各種中間體，制藥中磺胺藥，高分子中聚纖維、氨基塑料、丁氰橡膠、冷卻劑等 [1]。除液氨可直接作為肥料外，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥，都是以氨為原料的。 合成工段在合成氨生產(chǎn)是最后一道工序，將前面工序送來(lái)的合格氣體合成氨，作為工業(yè)原料供后產(chǎn)品工序使用。分子式 NH3。相對(duì)密度 。沸點(diǎn) ℃ 。蒸氣密度 。蒸氣與空氣混合物爆炸極限 16～ 25%(最易引燃濃度 17%)。水溶液呈堿性 , 水溶液 PH 值為 。遇熱、明火 ,難以點(diǎn)燃而危險(xiǎn)性較低 。與硫酸或其它強(qiáng)無(wú)機(jī)酸反應(yīng)放熱 ,混合物