万吨年合成氨合成工段工艺设计毕业设计

万吨年合成氨合成工段工艺设计毕业设计

四川理工学院毕业设计 9万吨/年合成氨合成工段工艺设计

四川理工学院材料与化学工程学院

摘要

氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位。氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础。氨的合成主要有脱硫、转化、净化、合成几个工段。合成氨合成工段的设计，原料采用氮气和氢气，以合成塔为主要设备，在氨冷器、水冷器、气—气交换器、循环机、分离器、冷凝塔等辅助设备的作用下制得液氨，工艺条件为：A201为催化剂，480℃，31Mpa。本设计进行了物料衡算，热量衡算，设备选型计算。

关键词：合成工艺参数衡算设备计算

-Ⅰ-

ABSTR

Ammonia is one of the most important basic chemical products in the world，Its output of various kinds of chemicals rank first in the world. Ammonia mainly used in agriculture and synthetic ammonia is the basis of nitrogen fertilizer industry. Ammonia synthesis is mainly from the four sections of desulphurization, conversion, decontamination, and synthesis. With using nitrogen and hydrogen as materials and synthesis converter as main equipment, under the action of the auxiliary equipments of ammonia air conditioning, water-cooling device, gas to gas exchanger, circulator, separator, and condenser and so on, in the end, the design of the ammonia synthesis section makes ammoniacalliquor, The process conditions are determined as following:A201 as catalyst, 480℃，31Mpa .The design is be designed to material balance, heat balance and calculation of Devices type.

KEY WORDS:synthesis process parameter balance calculation of Devices

-Ⅱ-

目录

第一部分绪论 (1)

1.1氨的性质及其在化工生产中的地位 (1)

1.2合成氨的发展历程 (1)

1.3技术规格 (2)

1.3.1原材料技术规格 (2)

1.3.2产品技术规格 (2)

1.3.3危险性物料主要物性表 (3)

1.4合成原理 (3)

1.5工艺条件 (4)

1.6工艺流程 (4)

1.6.1工艺流程图 (4)

1.6.2流程简述 (5)

1.6.3工艺特点 (5)

第二部分工艺设计计算 (7)

2.1计算依据 (7)

2.2物料衡算 (7)

2.2.1合成塔进入塔气气量计算 (7)

2.2.2氨分离器气液平衡计算 (8)

2.2.3冷交换器气液平衡计算 (10)

2.2.4液氨储槽气液平衡计算 (11)

2.2.5液氨贮槽物料计算 (13)

2.2.6合成系统物料计算 (14)

2.2.7合成塔内物料计算 (16)

2.2.8水冷器物料计算 (16)

2.2.9氨分离器物料计算 (17)

2.2.10冷交换器物料计算 (17)

2.2.11氨冷器物料计算 (18)

2.2.12冷分离器物料计算 (20)

2.2.13液氨储槽物料计算 (21)

2.2.14物料衡算结果汇总 (23)

2.3热量衡算 (26)

2.3.1冷交换器热量计算 (26)

2.3.2氨冷器热量计算 (28)

2.3.3循环机热量计算 (30)

2.3.4合成塔热量计算 (31)

2.3.5废热锅炉热量计算 (33)

2.3.6热交换器热量计算 (34)

2.3.7水冷器热量计算 (35)

2.3.8氨分离器热量计算 (36)

- Ⅲ -

2.3.9中置锅炉产生蒸汽量的计算. 37

2.3.10合成系统温度计算示意图.. 38 第三部分设备设计及选型校核 (39)

3.1 主要设备选型计算 (39)

3.1.1 废热锅炉设备工艺计算 (39)

3.2.1冷交换器设备工艺设计及校核42

4.1 主要设备选型汇总表 (55)

设计综述 (56)

参考文献 (57)

- Ⅳ -

第一部分绪论

1.1氨的性质及其在化工生产中的地位

合成氨的化学名称为氨，氮含量为82.3%。氨是一种无色具有强烈刺激性、催泪性和特殊臭气的无色气体，比空气轻，密度1.429g/L，熔点－77.7℃；

沸点－33.4℃。标准状况下，1米3气氨重0.771公斤；1米3液氨重638.6公斤。极易溶于水，常温（20℃）常压下，一个体积的水能溶解700个体积的氨；标准状况下，一个体积水能溶解1300个体积的氨氨的水溶液称为氨水，

呈强碱性。因此，用水喷淋处理跑氨事故，能收到较好的效果,氨在常温常压

下为具有特殊性恶臭的无色有毒气体，比空气轻。氨在常温下稳定，但是在

高温下可分解成氢和氮。一般在一个大气压下450-500℃时分解，如果有铁、

镍等催化剂存在，可在300℃时分解。

氨与酸或酸酐可以直接作用，生成各种铵盐；氨与二氧化碳作用可生成

氨基甲铵，脱水成尿素；在铂催化剂存在的条件下，氨与氧作用生成一氧化氮，一氧化氮继续氧化并与水作用，便能得到硝酸。氨在高温下(800℃以上)

分解成氮和氢；

氨具有易燃易爆和有毒的性质。氨的自燃点为630℃，氨在氧中易燃烧，

燃烧时生成蓝色火焰。氨与空气或氧按一定比例混合后，遇明火能引起爆炸。

常温下氨在空气中的爆炸范围为15.5～28％，在氧气中为13.5～82％。液氨

或干燥的气氨，对大部分物质没有腐蚀性，但在有水的条件下，对铜、银、

锌等有腐蚀作用[12]。

氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位; 同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10 %的能源用于生产合成氨。氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分约占70 %的比例，称之为“化肥氨”；同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料，用于生产铵、胺、染料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料，这部分约占30 %的比例,称之为“工业氨”[10]。

1.2 合成氨的发展历程

世界合成氨技术的发展经历了传统型蒸汽转化制氨工艺、低能耗制氨工艺、装置单系列产量最大化三个阶段。根据合成氨技术发展的情况分析, 未来

合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变, 其技术发展将会继续紧密

围绕“降低生产成本、提高运行周期, 改善经济性”的基本目标, 进一步集中

在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术

的研究开