年产19万吨合成氨合成工段初步工艺设计

合成工段初步工艺设计湖南科技大学毕业设计（论文）题目年产19万吨合成氨合成工段初步工艺设计作者宋宏友学院化学化工学院专业化学工程与工艺学号1106040306指导教师曾令玮唐丽（湘电集团）二〇一五年六月七日湖南科技大学毕业设计（论文）任务书化学化工学院化工系（教研室）系（教研室）主任:（签名）年月日学生姓名: 宋宏友学号: 1106040306 专业: 化学工程与工艺1 设计（论文）题目及专题：年产19万吨合成氨合成工段初步工艺设计2 学生设计（论文）时间：自2015年3月01 日开始至2015 年5 月30 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：[1] 万鹏.《中国科技纵横》2011年第7期285-285页[2] 赵育祥编.《合成氨工艺》[M]. 1985, 化学工业出版社[3] 林玉波编.《合成氨生产工艺》[M]. 2006 化学工业出版社3-4页[4] 赵忠祥.《氮肥生产概论》[M]. 1995,化学工业出版社[5] 江苏化学石油工业厅组织.《小型氮肥厂安全操作技术》[M].1981,化学工业出版社[6] 方伟阳. 年产3万吨合成氨合成工段设计[D].福州:福州大学本科生毕业设计(论文),2007.[7] 张岩. 化学沉淀—A/ O 工艺处理合成氨废水[J] . 中国给水排水，2004，20 ：77-79[8] 张炳标. 膜分离法回收合成氨弛放气中氢气[J].低温与特气，2003，21 (1) ：23-25[9] 王新杰. 合成氨厂两气回收技术的应用[J] .中氮肥2006 ，(1)：13-14[10] 王敏. 合成氨生产中的废气利用与节能效益[J] .江西能源，2001 (3) ：26-27[11] 《小型氮肥厂生产氨的合成（工人读物）》[M]1969年10月第1版4 设计（论文）应完成的主要内容：了解产品的生产现状；合理选择设计方案；工艺计算（物料衡算与能量衡算）；安全技术与经济评价发展趋势；主要设备的设计计算与选型；绘制工艺流程图、平面布置图和主要设备图。

5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：（1）形式：设计说明书1本；图纸3张（带控制点的工艺流程图、平面布置图及主要设备图，图用CAD制作）。

（2）要求：设计说明书字数不少于8000字；图纸符合国家有关标准；写作格式按湖南科技大学教务处有关规定执行；设计说明书按学校统一标准装订。

6 发题时间：2015年3月1日指导教师：（签名）学生：（签名）湖南科技大学毕业设计（论文）指导人评语[主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价]指导人：（签名）年月日指导人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）评阅人评语[主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价]评阅人：（签名）年月日评阅人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）答辩记录日期：2015.6.7学生：宋宏友学号：1106040306 班级：化学工程与工艺三班题目：年产19万吨合成氨合成工段初步工艺设提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共页2 设计（论文）图纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：[主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价]答辩委员会主任：（签名）委员：（签名）（签名）（签名）（签名）答辩成绩：总评成绩：摘要氨是世界上产量最高的无机化合物之一，它的用途广泛，但绝大多数的氨被用来制造化学肥料。

在整个合成氨流程中，氨的合成工段是最核心的部分，是合成氨厂最后一道工序。

它的任务是在一定的温度、压力及催化剂存在的条件下，将精制的氢氮气体合成氨，反应后气体中一般氨含量只有10%~20%；将反应后气体中的氨与其他气体组分分离，提供液氨产品；将分离氨后的未反应气体循环使用，因此氨合成工艺一般使用循环工艺流程。

本设计通过查阅相关文献和资料，选择了合理的设计方案，完成了年产8万吨合成氨合成工段的初步设计。

对该工艺流程进行了物料衡算和能量衡算，并完成了主要设备的计算及选型。

最后，借助CAD技术绘制了工艺流程图、平面布置图和主要设备图。

关键词：循环工艺；合成氨；合成工段ABSTRACTAmmonia is one of the most productive in the world of inorganic compounds, extensive use of it, but the vast majority of the ammonia is used to produce chemical fertilizers. Throughout the ammonia process, ammonia synthesis section is the core part of the ammonia plant is the last step. Its mission is under certain conditions of temperature, pressure and presence of a catalyst, hydrogen purification of ammonia nitrogen gas, the reaction gas in the ammonia content is generally only 10% to 20%; The reaction of ammonia gas and other gases group of separation, providing ammonia products; separating unreacted ammonia gas after recycling, and therefore the use of ammonia synthesis loop process in general. Through access to relevant documents and information, choose a reasonable design, complete with an annual output 80,000 tons of synthetic ammonia synthesis section of the preliminary design. This process has been the material balance and energy balance, and completed the calculation and selection of major equipment. Finally, with the help of CAD technology to draw a flow chart, and major equipment floorplan diagram.Key words: Cycle process; Ammonia; Synthesis section第一章绪论当今，氨在世界工农业生产中应用越来越广泛，在国民生产中有举足轻重地位。

合成氨的合成是整个合成氨工艺流程中的核心工段，是合成氨厂的最后一道工序。

因此，正确的选择一个合理的氨的合成工艺流程显得尤为重要。

本设计的课题是年产19万吨合成氨合成工段的初步设计。

在本设计中，分别阐述了氨的性质、用途、危害及合成方法；对氨合成技术发展现状及发展趋势做了进一步的分析，了解了合成氨的工业生产市场及前景；同时，也对合成氨的工艺原理以及相关的物料衡算、热量衡算、设备选型等都作了详细的阐述。

以理论计算为依据，以实际工厂生产为基础，力求做到理论联系实际。

毕业设计的目的在于用已学过的知识来解决实际工程技术问题和获取新知识，并且在实际的过程中体验学术的严谨并且掌握所用的技巧与获取信息的方法，而且还能增强计算、作图、编写文件、使用规范化手册等最基本的实际工作方面的能力，还巩固和加深所学的基础理论、基本技能和专业知识，使之系统化和专业化。

本人通过查看、参考了大量的文献和资料，并结合老师搜集的有关资料，完成了年产19合成氨合成工段的初步设计。

在此次设计过程中，一直得到曾令玮老师的悉心指导和同组同学们的通力合作以及室友在Word、CAD操作方面的帮助，在此一并表示感谢！由于时间仓促、现场工作经验不足及知识方面的欠缺等因素的存在，设计难免有不妥，望老师们批评指正！1.1 氨的性质1.1.1氨氨,英语名：Ammonia，分子式为NH3，亦称氨气或无水氨，是一种无色、有猛烈刺激气味且极易溶于水的气体。

氨是所有食物和肥料的重要成份，对地球上的生物来说至关重要。

药物的组成中直接或间接都含有氨。

氨的用途很大，它是全世界生产量最大的无机化合物之一，但80%以上被用来制造化学肥料。

仅在2006年，全世界氨产量约1.465亿公吨，市面上的清洁产品主要用它来制造。

氨是一种路易斯碱，由于它能够提供孤对电子。

1.1.2 氨的物理性质(1)氨的具有刺激性气味的气体它对人的眼睛、喉咙、鼻子等有刺激作用。

大量吸入氨气，会短时间鼻塞，并有窒息感。

若眼部接触氨，会有流泪现象。

如果不注意接触过多的氨而出现病症，必须立刻吸入新鲜空气和水蒸气，且对眼部用大量清水清洗。

(2) 氨的密度小标准条件下，氨气的密度为0.771g/L。

(3) 氨极易溶于水在正常的温度和压力下，水的体积1：700可溶氨(4) 氨的沸点比较高氨极易液化。

在常压下，冷却至-33.5℃或在常温下加压至700KPa至800KPa，气态氨就会液化成无色液体，此时会放出很多的热。

相反，液态氨汽化时，要吸收大量的热，周边物体的温度就会迅速下降，所以氨经常做制冷剂。

1.1.3 氨的化学性质（1）氨气与氯化氢气体相遇会产生大量的白烟,氨气还可以可与氯气发生反应。

（2）氨的催化氧化是化学工业制硝酸的重要反应，它是一个放热反应。

NH3还可以被氧化成N2。

（3)氨水（NH3·H2O，也称一水合氨）可腐蚀多种金属。

所以得在铁桶内涂沥青后方可装氨水。

(4) NH3呈弱碱性，它能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

(5)氨能和酸类发生化学反应生成铵盐。

1.2 合成氨的生产工艺现状及发展趋势1.2.1合成氨现状及发展概述合成氨技术的不断发展，使得氨合成的装备的发展趋势是单系列、节能型和大型化等。

氨的生产量大，在各化工产品中居榜首，但它消耗能源的也是最大的。