合成氨变换工段车间布置图Word版
年产36万吨合成氨一氧化碳变换工段工艺设计
摘要本设计为年产36万吨合成氨一氧化碳变换工段工艺设计。
变换工序是合成氨中最重要的工序之一，在合成氨工艺的流程中起着非常重要的作用。
介绍氨的基本性质和用途，阐述了变换工段工艺发展概况，优化了合成变换的工艺流程。
确定本设计采用中变串低变的工艺流程，本次设计利用 ASPEN PLUS V.11对设计过程进行模拟，统筹多种因素合理安排合成工艺中的各种设备及其形式、参数，通过 ASPEN 软件中的 Simulation、Energy analysis 模块完成各部分及全过程的物料及能量衡算。
并对第一变换炉、第二变换炉、煤气换热器以及变换气换热器等主要设备进行选型计算，做出了合成氨变换工段中变串低变的工艺流程图和设备布置图。
所得结果基本满足设计要求，工艺流程可行。
关键词：合成氨一氧化碳 ASPEN PLUS V.11 中低温变换第一章绪论1.1氨的基本性质氨（Ammonia），一种氮和氢的化合物，NH是一种无色气体，有强烈的刺激性3气味，易溶于水，室温和大气压力1体积的水可以溶解700倍体积的氨，水溶液也称为氨水。
它被冷却加压成液体，液氨是一种制冷剂。
氨也是制造硝酸、肥料和炸药的重要原料。
氨对地球上的生命很重要，它是许多食物和肥料的重要成分，氨水也是所有药物的直接或间接成分。
氨有多种用途，但也有腐蚀性和其他危险性。
由于其广泛的用途，氨是世界上最大的无机化合物生产商之一，其中80% 以上用于制造化肥。
氨也是路易斯碱，因为它提供了孤对电子。
1.2 一氧化碳变换反应的意义与目的在合成氨的生产过程的原料中存在着有害的一氧化碳成分，因此就要除去一氧化碳，在这一过程中CO变换起着至关重要的作用。
反应所需的反应气来自天然气，但是天然气中含有一氧化碳成分。
在合成过程所需的原料，不能用一氧化碳，因为毒害作用，会使催化剂失效。
因此必须除去CO成分，这一目的需要在催化剂的促使下通过变换反应来完成。
使用催化剂的情况下，发生CO+H2O=CO2+H2反应。
合成氨变换工段工艺设计
合成氨变换工段工艺设计合成氨是化工工业中的重要原料，广泛应用于制取尿素、硝化铵等农业肥料，以及制取氨水、氨盐、化肥、染料等合成工艺中。
合成氨变换工段是合成氨生产中的关键环节，其工艺设计对合成氨的产量、质量以及能耗等方面有重要影响。
一、工艺概述合成氨的变换反应器是将反应物氮气和氢气通过催化剂的作用，在一定条件下发生气相合成反应，生成合成氨。
反应器通常采用固定床催化剂反应器，催化剂的选择和催化剂床层的设计都是工艺设计的重要环节。
冷凝器主要用于对反应产生的氨气进行冷凝回收，常见的冷凝器有直接冷凝器和间接冷凝器两种形式，工艺设计中需要根据具体情况选择适用的冷凝方式。
循环气压缩机主要用于将反应器中未反应的气体通入新的循环，提高气相合成反应的转化率。
在工艺设计中，需要考虑压缩机的压比、功率消耗等参数。
氨气的分离净化装置主要用于对合成氨中的杂质进行去除，提高合成氨的纯度。
常用的分离净化装置有吸附装置、膜分离装置等，具体的工艺设计需要根据生产要求和经济效益进行选择。
二、工艺参数及控制合成氨的变换工段的工艺参数主要包括反应温度、反应压力、空速、催化剂活性等。
这些参数直接影响合成氨的产率、选择性和能耗。
反应温度是合成氨变换反应的重要参数，通过控制温度可以提高反应速率和转化率，但过高的温度会导致副反应的发生，降低合成氨的选择性。
反应压力主要用于控制氨气的产量和能耗，压力越高产氨越多，但能耗也相应增加。
空速是指单位时间内通过反应器的氮气体积，可以通过调控压力和进气量来实现，过小的空速会影响反应的效果，而过大会导致固定床催化剂的床层冲击和阻力升高，影响反应转化率。
催化剂活性主要指催化剂的活性组分含量和粒径等参数，这些参数会影响合成氨的选择性和催化剂的寿命。
在工艺设计中，需要考虑这些参数的合理选择和控制，以提高合成氨的产量和质量，并降低能耗。
三、能耗控制合成氨的变换工段是合成氨生产中的能耗重点。
能耗的控制主要体现在压力控制、催化剂选择和热交换等方面。
合成氨变换工段设计
合成氨变换工段设计合成氨是一种广泛应用的化学品，用途包括制造肥料、燃料电池等。
合成氨的生产过程是一个复杂的工程过程，在工段设计中需要综合考虑原料、设备、工艺和安全等因素。
首先，在合成氨的生产过程中，主要原料是氢气和氮气。
这两种原料通过压缩和净化等预处理工序后，进入合成反应器进行化学反应。
从合成反应器出来的产物需要经过进一步的冷却、净化和分离工序，才能得到合格的合成氨。
在合成氨的工段设计中，为了提高反应效率，需要合理选择反应器的类型和条件。
常用的反应器有固定床反应器和流化床反应器。
固定床反应器具有结构简单、操作稳定等特点，适合小规模生产。
而流化床反应器具有热量和质量传输效果好的特点，适合大规模生产。
根据实际情况，可以选择合适的反应器进行设计。
在反应器的设计中，需要考虑反应的热力学和动力学特性。
合成氨反应是一个放热反应，需要控制反应温度和压力以保证反应的进行。
同时，还需要考虑反应速度和产物选择性等因素，以提高反应的效率和产品质量。
在产物的冷却和净化工序中，主要考虑的是如何高效地将合成氨从反应器中分离出来，并去除反应产物中的杂质和不稳定物质。
常用的分离和净化方法有吸收、吸附和蒸馏等。
根据实际情况，可以选择合适的方法进行设计。
除了原料和产物，合成氨的工段设计中还需要考虑废气的处理和安全措施。
由于合成氨的生产过程中产生的废气中含有大量的氮气和氢气，需要进行安全处理，以防止爆炸和污染。
常用的处理方法有燃烧、吸附和压缩等。
同时，还需要配备相应的安全设施，如安全阀、警报器等，以保证生产过程的安全性。
在合成氨的工段设计中，还需要考虑设备的选型和布局。
设备的选型要根据生产量、质量要求和经济效益等因素进行综合考虑。
设备的布局要根据设备之间的流程要求和工艺条件进行合理安排，以提高生产效率和安全性。
总之，合成氨的工段设计是一个综合考虑原料、设备、工艺和安全等因素的过程。
只有根据实际情况进行合理的设计，才能保证合成氨的生产过程稳定、高效和安全。
合成氨合成工段带控制点的工艺流程图
合成氨合成工段带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图一般分为初步设计阶段的带控制点工艺流程图和施工设计阶段带控制点的工艺流程图，而施工设计阶段带控制点的工艺流程图也称管道及仪表流程图(PID图)。
管道及仪表流程图是设备布置设计和管道布置设计的基本资料，也是仪表测量点和控制调节器安装的指导性文件，该流程图包括图形、标注、图例、标题栏等四部分，具体内容分别如下。
?图形
将全部工艺设备按简单形式展开在同一平面上，再配以连接的主、辅管线及管件，阀门、仪表控制点等符号。
?标注
主要注写设备位号及名称、管段编号、控制点代号、必要的尺寸数据等。
?图例
为代号、符号及其他标注说明。
?标题栏
注写图名、图号、设计阶段等。
管道及仪表流程图是以车间(装置)或工段为主项进行绘制，原则上一个车间或工段绘一张图，如流程复杂可分成数张，但仍算一张图，使用同一图号。
所有工艺流程图不按精确比例绘制，一般设备(机器)图例只取相对比例(允许实际尺寸过大的设备(机器)按比例适当缩小，实际尺寸过小的设备(机器)按比例可适当放大，可以相对示意出各设备位置高低，整个图面要协调、美观。
合成氨变换工段流程图年产8万吨小合成氨厂中温变换工段工艺设计
合成氨变换工段流程图年产8万吨小合成氨厂中温变换工段工艺设计导读：就爱阅读网友为您分享以下“年产8万吨小合成氨厂中温变换工段工艺设计”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!2008届化学与材料工程系《化工工艺设计任务书》变换工艺设计说明书设计题目年产8万吨小合成氨厂中温变换工段工艺设计课题来源年产8万吨小型合成氨厂变换工段变换工段化学工艺设计标准变换工段在合成氨生产起的作用既是气体净化工序，又是原料气的再制造工序，经过变换工段后的气体中的CO含量大幅度下降，符合进入甲烷化或者铜洗工段气质要求。
要求：1. 绘制带控制点的工艺流程图2. 系统物料、能量衡算3. 系统主要设备能力及触媒装填量核算4. 该工段设备多，工艺计算复杂，分变换炉能力及触媒装填量核算、系统热量核算和系统水循环设备及能力核算。
变换工段化学工艺设计主要技术资料1. 变换技术方案CO2变换反应是放热反应，从化学平衡来看，降低反应温度，增加水蒸汽用量，有利于上述可逆反应向生成CO2和H2的方向移动，提高平衡变换率。
但是水蒸气增加到一定值后，变换率增加幅度会变小。
温度对变换反应的速度影响较大，而且对正逆反应速度的影响不一样。
温度升高，放热反应即上述反应速度增加得慢，逆反应（吸热反应）速度增加得快。
因此，当变化反应开始时，反应物浓度大，提高温度，可加快变换反应，在反应的后一阶段，二氧化碳和氢的浓度增加，逆反应速度加快，因此，需降低反应温度，使逆反应速度减慢，这样可得到较高的变化率。
但降温必须与反应速度和催化剂的性能一并考虑，反应温度必须在催化剂的使用范围内选择。
在本设计中我们选择三段中温变化工艺流程。
2. 工艺流程含32.5% CO、温度为40℃的半水煤气，加压到2.0Mpa，经热水洗涤塔除去气体中的油污、杂质，进入饱和塔下部与上部喷淋下来的120～140℃的热水逆流接触，气体被加热而又同时增湿。
然后在混合器中与一定比例的300～350℃过热蒸汽混合，25%～30%的气体不经热交换器，作为冷激气体。
合成氨变换工段工艺设计
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智能化：自动化控制，提高生产 效率，降低人工成本
挑战：技术研发投入大，市场竞 争激烈，环保要求不断提高
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合成氨变换工段工艺设计
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目录
01 02 03 04 05 06
添加目录项标题 合成氨变换工段概述 合成氨变换工段工艺流程 合成氨变换工段设备与操作 合成氨变换工段安全与环保 合成氨变换工段优化与改进
01
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02
合成氨变换工段概述
合成氨变换工段定义
合成氨变换工段是 合成氨生产过程中 的一个重要环节
冷却目的：降低变换气的温度，提高反应效率 冷却方式：采用水冷或气冷方式 分离目的：将变换气中的氨和氮气分离，提高氨的纯度 分离方式：采用冷凝、吸收或膜分离等方式
04
合成氨变换工段设备与操作
设备组成及功能
压缩机：用于提高气体压力， 提高反应速率
冷凝器：用于气体冷凝，回 收热量和氨气
换热器：用于热量交换，提 高反应效率
净化效果：提高原料气纯度，降低有害物 质含量
净化后原料气输送：输送至合成氨变换工 段进行反应
变换反应
反应原理：氮气和氢气在催化剂作用下生成氨气 反应条件：高温、高压、催化剂 反应产物：氨气、氮气、氢气 反应过程：氮气和氢气在催化剂作用下发生反应，生成氨气和氮气，同时释放出热量和压力。
变换气冷却与分离
防火防爆：设置 防火防爆设施， 防止火灾爆炸事 故
环保措施：采用 环保技术，减少 废气、废水、废 渣排放，保护环 境
环保要求及排放控制
废水处理：采用先进处理技 术，实现废水循环利用
废气处理：采用高效净化设 备，减少废气排放
年产20万吨合成氨变换工段工艺设计
年产20万吨合成氨变换⼯段⼯艺设计第1页化⼯设计说明书设计题⽬: 年产20万吨合成氨变换⼯段⼯艺设计系别：化学化⼯学院专业：班级：学⽣：指导⽼师：20年X⽉X⽇本章符号对照表M ——相对分⼦质量，g/mol t/T ——温度，℃ /K Vm ——摩尔体积（0℃,0.1Mpa ）22.4/(L/mol) V ——半⽔煤⽓体积，m 3 p co 、p H2O 、p co2 、p H2 ——分别为CO 、H 2 O 、CO 2和H 2各组分的分压H ——标准摩尔焓（kJ /mol ）ρ/r ——密度/(kg/ m 3) S ——标准摩尔熵/(J/mol ·k) K p ——平衡常数Kt ——反应速率常数，mol/（MPa0.5·g ·h ） m ——质量，kgy co 、y H2O 、y co2 、y H2 ——分别为CO 、H 2 O 、CO 2和H 2 摩尔分数X ——实际变换率，％y a 、y a ′——分别为原料⽓及变换⽓中⼀氧化碳的摩尔分数Cp ——⽓体的平均⽐热容，kJ/(kmol ·℃)或kJ （kg ·℃）R ——⽓体常数，8.314J/(mol ·K)E ——化学反应活化能，J/molg ——重⼒加速度，m/s2G ——⽓体质量流速，kg/(m2·h) Tm ——最适宜温度，Ki ——⽔蒸⽓在t ℃时的焓，kj/kgΦ——饱和度，％ Q ——热量，kJw ——⼲⽓空间速度 m/s u ——催化剂⾃由容积分数 R ——汽/⽓⽐ Di ——塔体内直径，mm d e ——当量直径，m H 塔⾼，mmη——管板填充系数 n ——列管根数 t ——管⼦中⼼距µm ——混合⽓体在温度t 时的黏度，MPa·sµi ——混合⽓体中i 组分在温度t 时的黏度，MPa·sy i ——混合⽓体中i 组分摩尔分数 M i ——混合⽓体中i 组分的分⼦量S a ——⼸形截⾯积，m 2 hˊ——⼸形⾼度，m H ——档板间距，mF ——传热⾯积，m 2 L ——列管长度，m K ——总传热系数，kJ/(m 2 ·h·℃) φ——塔体焊缝隙数 [σ]300 ——筒体材料在设计温度300℃下的许⽤应⼒ C 1 ——钢板厚度负偏差,mm C 2——腐蚀裕量，mm⽬录前⾔ (7)1 绪论 (7)1.1 氨的性质和⽤途 (7)1.2 ⼩型氨⼚的发展 (8)1.3 合成氨⽣产⽅法简介 (8)1.4 ⼀氧化碳变换在合成氨中的意义 (8)2 ⼀氧化碳脱除⽅发和选择 (11)2.1⼀氧化碳的脱除⽅法 (11)2.2⼀氧化碳脱除的⽅案选择 (11)3 ⼀氧化碳变换⽅案 (12)3.1变换原理 (12)3.2变换⽅案的选择 (13)3.3 中变炉的选择 (13)4 变换⼯艺的计算 (15)4.1 中变炉的计算 (15)4.2 饱和热⽔塔出⼝热⽔温度估算 (24) 4.3 饱和热⽔塔物料和热量计算 (24)4.4 换热⽓物料和热量的计算 (28)5 设备的计算 (35)5.1 变换炉的计算 (35)5.2 饱和热⽔塔的计算 (38)5.3主热交换器的计算 (44)5.4 中间换热器的计算 (48)5.5 ⽔加热器的计算 (50)5.6 热⽔循环塔的计算 (53)5.7 变换冷却器的计算 (56)6 变换炉的结构的计算 (60)6.1 变换炉设计条件 (60)6.2变换炉结构计算 (60)7 设备的选型 (66)8 变换反应的⼯艺参数和⼯艺条件 (67) 8.1变换反应的⼯艺参数 (67)8.2 变换过程的⼯艺条件 (67)9 设计结果⼀览表 (70)参考⽂献 (71)致谢 (72)年产20万吨合成氨变换⼯段⼯艺设计指导⽼师：摘要:⽤中温中压三段变换的⽅法，半⽔煤⽓⾸先经过饱和热⽔塔，在饱和热⽔塔内⽓体与塔顶流下的热⽔逆流接触进⾏热量与质量传递，使半⽔煤⽓体温增湿，出塔⽓体进⼊⽓⽔分离器分离夹带的液滴，再进⼊主热换热器、中间换热器和电炉升温，使温度达到320℃左右进⼊变换炉⼀段。
合成氨工艺流程图
合成氨
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。
合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。
①天然气制氨.天然气先经脱硫,然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％~0.3％(体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。
以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
②重质油制氨。
重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置.空气分离装置制得的氧用于重质油气化,氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。
③煤（焦炭）制氨。
随着石油化工和天然气化工的发展,以煤(焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。
o合成氨工艺流程图
o合成氨的在线分析检测点。
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合成氨变换工段车间布置图 摘 要 变换工段是指一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的过程。一氧化碳变换既是原料气的净化过程，又是原料气制备的继续。目前，变换工段主要采用中变串低变的工艺流程。本设计针对中低温串联变换流程进行设计，对流程中各个设备进行物料、能料衡算、以及设备选型，并绘制了带控制点的流程图。
关键词：合成氨,变换,工艺设计，设备选型 30kt/a Retention Of Ammonia Synthesis Process Preliminary Design
Abstact
Transform section refers to the reactions that produce carbon dioxide
carbon monoxide and hydrogen and water vapor in the process. Carbon monoxide transformation is the gas material purification process, and the preparation of gas material to continue. At present, the transformation mainly by grow string sections of variable process low. This design of low-temperature series transformation process of process design, materials, each device can material calculation, and the equipment selection, and plotted take control in the flow chart and variable furnace equipment assembly drawing.
Keywords：ammonia, transformation, process design,equipment choice 目 录 摘 要 ............................................................................................................... Ⅰ ABSTRACT ...................................................................................................... Ⅱ 1绪论 ................................................................................................................. 1 1.1前言 ...................................................................... 1 1.2 氨的性质和用途 ........................................................... 1 1.2.1 氨的物理性质 ............................................................................................................................. 1 1.2.2氨的化学性质 ................................................................................................................................ 1 1.2.3氨的用途 ........................................................................................................................................ 2 1.3变换工艺原理 .............................................................. 2 1.4工艺条件 .................................................................. 3 1.4.1 压力 ............................................................................................................................................... 3 1.4.2 温度 ............................................................................................................................................... 3 1.4.3汽气比 ............................................................................................................................................ 4 1.5工艺流程确定 .............................................................. 4 1.5.1工艺流程简图 ................................................................................................................................ 5 1.5.2流程工序简述 ................................................................................................................................ 5 1.5.3主要设备的选择说明 .................................................................................................................... 5 2物料与热量衡算 ............................................................................................... 6 2.1已知条件 .................................................................. 6 2.2中变炉的物料与热量衡算 .................................................... 7 2.2.1水气比的确定 ................................................................................................................................ 7 2.2.2中变炉CO的实际变换率的求取 ................................................................................................. 7 2.2.3中变炉的物料衡算 ........................................................................................................................ 7 2.2.4对出中变炉的变换气的温度进行估算....................................................................................... 10 2.2.5中变炉的热量衡算 ...................................................................................................................... 10 2.2.6中变炉催化剂平衡曲线 ............................................................................................................... 11 2.2.7最佳温度曲线的计算 .................................................................................................................. 12 2.2.8 中变催化剂操作线的计算 ......................................................................................................... 13 2.3低变炉的物料与热量衡算 ................................................... 14 2.3.1低变炉CO的实际变换率的求取 ............................................................................................... 14