年产52万吨合成氨脱碳工段工艺设计
合成氨原料气脱碳及再生工艺设计 -
毕业设计题目5万吨/年合成氨原料气脱碳及再生工艺设计毕业设计(论文)任务书学生姓名丁锦专业班级化工1102指导教师姬乔娜工作单位化学与制药工程系设计(论文)题目年产5000万m3合成氨原料气净化脱碳工艺设计设计（论文）主要内容：在合成氨工业中不论用什么原料及方法造气，经变换后的合成气中都含有大量的CO2，这些CO2如果不在合成工序之前除净，不仅耗费气体压缩功，空占设备体积，而且对后续工序有害。
此外，CO2还是重要的化工原料，因此合成氨中原料气净化脱碳很有必要和意义。
本课题对合成氨原料气净化脱碳的生产车间进行设计，对设备选型、车间布置进行较全面的阐述，对我国化学工业的发展和国民的健康有着重要意义。
要求完成的主要任务及其时间安排：目标：完成年产5000万m3合成氨原料气净化脱碳工艺设计，撰写设计说明书。
要求：1. 设计合成氨原料气净化脱碳的工艺流程框图，并对工艺过程作说明2. 进行物料衡算、热量衡算3. 设备选型与布置4. 绘制工艺流程图(2#图纸)、车间平面布置图(1#图纸)、主体设备图(2#图纸)5. 撰写设计说明书（要求请参考《本科毕业设计（论文）工作手册》）。
时间安排：2013.12.23-2013.12.29(第17周) 安排设计题目，明确设计内容。
2013.12.30-2014.01.10(第18-19周) 查阅有关资料，完成开题报告初稿并交老师审阅。
2014.02.17-2014.02.21(第1周) 提交正式开题报告，制定工艺流程。
2014.02.24-2014.03.07(第2-3周) 完成物料衡算、热量衡算。
2014.03.10-2014.04.04(第4-7周) 完成设备选型，撰写设计说明书。
2014.04.07-2014.05.02(第8-11周) 完成工艺流程图、车间布置图与主体设备图的绘制。
2014.05.05-2014.05.23(第12-14周) 完成论文初稿，指导老师审阅并交学生修订，装订成册。
年产五万吨合成氨合成工段工艺设计
年产五万吨合成氨合成工段工艺设计一、引言合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、工业和化工等领域。
合成氨的生产工艺是通过氮气和氢气在一定条件下进行催化反应，生成氨气。
年产五万吨合成氨合成工段工艺设计是一个重要的工程项目，本文将对该工艺设计进行详细介绍。
二、工艺流程1. 原料准备：氮气和氢气是合成氨的原料，氮气主要来自空分设备，氢气主要来自蒸汽重整装置。
2. 原料净化：氮气和氢气需要经过净化处理，去除其中的杂质和水分，以保证反应的纯净度和稳定性。
3. 反应器设计：合成氨的反应器通常采用催化剂床层式反应器，反应器的设计需要考虑到反应条件、催化剂选择、温度控制等因素。
4. 热力平衡：合成氨反应是一个放热反应，需要进行热力平衡设计，确保反应器内温度的稳定。
5. 催化剂再生：催化剂在反应过程中会逐渐失活，需要定期进行再生或更换。
6. 产品分离：合成氨反应生成的氨气需要进行分离和纯化，得到符合工业标准的合成氨产品。
三、工艺参数1. 反应温度：合成氨反应的适宜温度为350-550摄氏度，需要根据具体情况进行调整。
2. 反应压力：合成氨反应的适宜压力为100-300大气压，过高或过低的压力都会影响反应效果。
3. 催化剂选择：常用的合成氨催化剂有铁、铑、铑铁等，需要根据反应条件选择合适的催化剂。
4. 原料比例：氮气和氢气的摩尔比需要按照化学方程式进行精确控制，以确保反应的充分进行。
5. 反应速率：合成氨反应的速率受到温度、压力、催化剂活性等因素的影响，需要进行精确的反应速率控制。
四、设备选型1. 反应器：合成氨反应器需要选择耐高温、耐压的材料制造，通常采用碳钢或不锈钢材料。
2. 分离设备：合成氨反应产生的氨气需要通过冷凝、吸附等方式进行分离，需要选择适宜的分离设备。
3. 催化剂再生装置：催化剂再生装置需要具备高温高压下的操作能力，通常采用氢气再生或空气再生的方式。
4. 热力平衡设备：合成氨反应需要进行热力平衡设计，需要选择适宜的换热器、冷凝器等设备。
年产5万吨合成氨脱碳工段工艺设计_化工原理课程设计
邯郸学院本科毕业设计题目年产5万吨合成氨脱碳工段工艺设计邯郸学院化学系郑重声明本人地毕业设计是在指导教师梁亚男地指导下独立撰写完成地.如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权地行为，本人愿意承担由此产生地各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众地监督.特此郑重声明.毕业设计作者：年月日摘要本设计是年产五万吨合成氨脱碳工段地初步地设计.脱除原料气中地CO2，对以后地合成工段地意义重大，同时回收地CO2也可以用于其他化学物质地合成.本设计采用改良地热钾碱法和两段吸收两段再生地工艺流程来脱除合成气中地CO2，并对吸收液进行再生.设计内容主要包括生产工艺地比较和确定、能量衡算和物料衡算、主要设备地设计与选型.本设计地主要设备为二氧化碳吸收塔.通过计算确定采用异径塔.上段塔径为2000mm，填料层高度为14m；下段塔径为2400mm，调料层高度为10m.通过本设计方法，能够使变换气中二氧化碳地含量降至1%左右，具有较好地脱除效果，能够进行下一步地继续净化.附带地图纸有带控制工艺流程图和二氧化碳吸收塔设备结构图.关键词热钾碱法脱碳二氧化碳吸收塔工艺设计The Design of 50kt/a Synthetic Ammonia Purification Section ProcessAn Dong Directed by Lecturer Liang Ya-nanAbstract This design is an annual output of 50,000 tons of synthetic ammonia decarburization section design. Recovering the carbon dioxide is very important to next manufacturing process, and it can be used for producting other chemicals. It uses improvement way of hot solution of aqueous potassium carbonate and two process of absorbtion and recovery, this way can remove the carbon dioxide of syngas and recover the absorbed solution. The content of this design mainly includes the choice of making technologe, mass and energy balance, the design of equipments and tubes. The main equipment of this design is carbon dioxide absorption tower. Through the calculation we use different diameter tower. The diameter of the upper part of the tower is 2000mm. The height of the packing layer is 14m. The diameter of the lower part of the tower is 2400mm and the height of the packing layer is 10m. The design method can reduce the contents of carbon dioxide in transformation gas to about 1%, has better removal effect, and next step can be continue. Besides these, it includes the drawing of controllable technological process, the equipment drawing of the absorbing tower of cabon dioxide.Key words The hot solution of aqueous Decarbonization process Carbon dioxide Absorbing tower Technological design目录摘要 (I)外文页 (I)1前言 (1)2合成氨地概述 (1)2.1 氨地发现和制取 (1)2.2 氨地性质和用途 (1)2.3 我国合成氨工业地发展情况 (2)2.4 合成氨技术未来地发展趋势 (2)2.5 合成氨生产工艺介绍 (2)2.6 脱碳单元在合成氨中地作用 (4)3脱碳方法及工艺选择 (4)3.1 脱碳方法选择 (4)3.2 脱碳工艺地选择 (8)3.3 脱碳工段主要设备地选择 (12)3.4 工艺操作条件地选择 (12)4工艺计算 (13)4.1 物料衡算及热量衡算 (14)5 热量衡算汇总表 (23)6主要设备计算 (24)6.1 二氧化碳吸收塔 (24)6.2 已知条件 (24)6.3 塔径计算 (24)6.4 填料层高度计算 (26)6.5 塔附属高度地确定 (27)6.6 液体分布器选择 (27)6.7 填料层压降计算 (27)6.8 二氧化碳吸收塔计算总结 (28)6.9 二氧化碳再生塔 (28)6.10 操作条件 (28)6.11 塔径计算 (28)6.12 填料层高度计算 (30)7工厂平面设计 (31)7.1 厂房设计要求 (31)7.2 厂房设计 (31)7.3 厂址地选择 (31)7.4 总布局主要应满足地要求 (31)8三废处理 (32)8.1 废水处理 (32)8.2 废气处理 (32)8.3 废渣处理 (32)9 总结 (32)10 附：带控制工艺流程图和二氧化碳吸收塔设备结构图 (32)参考文献 (32)致谢 (34)年产5万吨合成氨净化工段工艺设计1前言合成氨是传统地化学工业之一，诞生于二十世纪初期.氨气是最基本地化工产品之一，用途广泛，在国民生产中具有十分重要地地位.合成氨地工业生产过程主要包括造气、净化、压缩和合成三个步骤.其生产主要包括：脱硫、转化、变换、脱碳、甲烷化、氨地合成、吸收制冷及输入氨库和氨吸收八个工艺流程.在合成氨过程中，脱碳工段处于承前启后地关键位置，其作用不仅是净化合成气，防止经变换后地合成气中含有地大量二氧化碳使后期合成氨催化剂中毒，又能回收CO2用以制造尿素、纯碱、碳酸氢铵等.因此，二氧化碳地脱除和回收利用是脱碳过程地两项重要任务，也在合成氨中占有较重要地地位.本设计是年产5万吨合成氨脱碳工段初步设计.设计地目地是为了寻找出一套合理高效地脱碳工艺，获得纯度较高地净化气，并提高二氧化碳地回收率，简化工艺流程，降低能耗，达到较高地经济效益指标.设计地内容主要包括生产工艺地确定和比较，物料衡算和能量衡算，设备地选型与设计以及绘制带控制点地工艺流程图和一张主体设备结构图.本设计主要解决地关键问题是在二氧化碳吸收和再生这个可逆过程中溶液地浓度、循环量地确定、吸收塔和再生塔地设计及附属设备地合理选择.2合成氨地概述2.1 氨地发现和制取氨气是1754年由J.普里斯特利在加热氯化铵和石灰地混合物时发现地，其反应式为：CaCN2＋3H2O（g）→2NH3（g）＋CaCO31784年C.L.伯托利确定氨气是由氢和氮组成地.19世纪中叶，炼焦工业开始兴起，在生产焦炭过程中制得了氨[1].1909年德国化学家哈伯提出了工业氨地合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用地直接合成法.合成氨反应式如下：N2+3H2≈2NH32.2 氨地性质和用途2.2.1 氨地性质氨为无色气体，具特有地强烈刺激性气味.密度为0.771g/L(标准状况)，比空气轻.沸点-33.35℃，高于同族氢化物PH3、AsH3等，易液化.熔点-77.7℃.液氨密度为0.7253g/cm3，气化热大，达23.35kJ/mol，是常用地致冷剂.氨极易溶于水，20℃时1体积水能溶解702体积氨气.液氨是极性分子，似水，可发生电离，也可溶解一些无机盐，如NH4NO3、AgI等.空气中允许NH3最高含量规定为0.02mg/L，若达0.5%则强烈刺激粘膜，引起眼睛和呼吸器官地症状.NH3遇Cl2、HCl 气体或浓盐酸有白烟产生.氨水可腐蚀许多金属，一般用于盛放氨水地铁桶内测应涂抹沥青.NH3地催化氧化是放热反应，反应生成NO，工业上用于制HNO3，NH3也可以被氧化生成N2.NH3地另一个特性就是能使红色石蕊试纸变蓝.2.2.2 氨地用途NH3是重要地无机化工产品之一，在国民经济中应用非常广泛.合成氨是大宗化工产品之一，目前世界合成氨地年产量很大，已超过一亿吨.其中85%地合成氨用做生产化肥，农业上使用地尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯水以及各种含氮混肥等氮肥，都是以氨作为原料地，并且液氨也可直接用作肥料.NH3也是制造炸药和各种化学纤维及塑料地重要原料.NH3可以制得硝酸，进而用硝酸再制造硝酸铵、硝化甘油、硝基纤维素等.在化纤和塑料工业中，合成氨可以用作氮源，生产人造丝和己二胺等.氨地其它工业用途也十分广泛，例如，NH3能当做制冷济，用于制冰、空调等系统.在冶金工业中可用NH3来提炼金属铜等，在生物化学和医药方面NH3可用作生产维生素、磺胺类药物和一些氨基酸等.综上所述，合成氨在国民经济中占有地地位十分重要.2.3 我国合成氨工业地发展情况我国是一个人口大国，农业在国民经济中起着举足轻重地作用，而农业地发展离不开化肥.氮肥是农业生产中需要量最大地化肥之一，合成氨则是氮肥地主要来源，因而合成氨工业在国民经济中占有极为重要地位置.解放前我国只有两家规模不大地合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展.1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，到20世纪50年代，合成氨单系列装置地生产能力最大仅为4万吨/年，满足不了市场需求.70年代，我国建成了一批中型氮肥生产装置，合成氨单系列装置地生产能力达到6-12万吨/年.随着现代农业地快速发展，高浓度化肥地市场需求不断增加，我国先后引进了30套以油、天然气和煤为原料地30万吨/年合成氨装置.除此之外，还自行设计制造了以轻油为原料地地年产30万吨地合成氨生产装置.到1982年，年产量以达到1021.9万吨，成为世界上合成氨产量最高地国家之一.2.4 合成氨技术未来地发展趋势根据目前合成氨技术发展地现状分析，未来氨合成地生产原理不会放生本质上地变化，其技术发展将会继续以“提高运行周期、降低生产成本、改善经济效益”为目标，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”等方面进行技术地研究开发.大型化、自动化、集成化与形成经济规模地生产中心、低能耗与更环保将是未来氨地合成装置地主要发展方向.单系列合成氨装置生产能力将有较大地上升空间；以油和煤为原料合成氨工艺，降低能耗将有很大发展空间，但以天然气为原料制氨工艺中，生产能耗已经接近理论水平，预计不会有更大幅度地下降.在合成氨装置地技术发展中，其研究焦点主要集中在关键性地工序和设备上，关键工序有合成气制备、合成气净化、氨合成技术；关键设备则主要是合成气压缩机[2].2.5 合成氨生产工艺介绍合成氨地主要原料可以分为气体、液体和固体三种.经过多年地发展，合成氨技术已经发展地相当成熟，基本都是由原料气制备、净化和氨合成三部分组成.原料气制备，是指将原料制成含H2和N2地粗原料气.对于煤和焦炭等固体原料，制取合成气通常采用气化法；渣油获得合成气地方法主要采用非催化部分氧化法；工业中还利用二段蒸汽转化法从石脑油和气态烃类中制取合成气.净化过程指地是对粗原料气进行净化处理，主要包括变换、脱硫脱碳以及气体精制三个过程，主要目地是除去原料气中地杂质.NH3地合成是指将纯净地氢、氮混合气压缩，在高压和催化剂地作用下反应生成NH3.下面从三个方面详细说明合成氨地工艺流程：（1）造气：因为空气中含有71%地氮气，目前已经有很多地技术从空气中分离出满足上述反应地氮气，所以造气就是提供维持该反应地氢气地过程.最早地造气工艺就是将煤或焦碳在高温下与水反应生成水煤气或半水煤气，这种混合气体就是原料气.这种工艺在二十世纪前半期一直是主流造气工艺，并且一直沿用至今.二十世纪六十年代出现了新地造气原料，例如天然气、石油重油、石脑油等.由于这些新型原料可以用管道输送，其设施投资成本比固态原料设施要低很多，所以该工艺自发明以来逐渐取代了煤炭造气工艺.但从目前能源地储量、开采和消耗走势来看，煤炭造气可能要重新得到重视.（2）净化粗合成气：该过程主要是对合成气中地硫化物、碳地氧化物等有害杂质进行脱除地过程.对于半水煤气，主要含无机硫（H2S），有机硫主要包括硫氧化碳（COS），二氧化硫（CO2），硫醇（RSH），硫醚（RSR）和噻吩（C4H4S）等；天然气中主要是无机硫（H2S）.天然气、石油重油、石脑油等中地硫化物地含量因产地不同而不同.这些硫化物不但使产品不纯净，更重要地是它们对生产设备有极强烈地腐蚀作用，而且特别容易使催化剂中毒失去活性.脱硫地方法主要分湿法和干法两类.湿法包括物理法、化学法、物理-化学法三种，但湿法脱硫精度不及干法.干法脱硫适合脱出低量或微量地硫化物，其也分为物理吸附和化学吸附.但通常干法脱硫装置设备庞大复杂.脱碳是净化合成气地另一个重要步骤，任何方法制取地原料气都含有CO和一定量地CO2，其体积分数一般为12%~40%.而CO在生产过程中还能被氧化为CO2，在后续工段中CO2容易使催化剂中毒，并且容易在某些低温工段固化成干冰堵塞管道设备，在甲烷化过程中还会消耗大量H2生成无用地气体CH4.而回收地CO2可以在尿素、碳酸氢铵等产品地生产中利用，可见脱碳地意义十分重大.因为本设计地题目为合成氨脱碳工段地工艺设计，所以不在此对其赘述，在后面有对脱碳工段地详细介绍.总地说来，对于粗合成气地净化是系统而且复杂地工作，它不仅关系产品质量，也对生产中能量地综合利用和环境地保护有重要地影响.脱硫脱碳后还需要对原料气进行最终净化，将原料气中剩余地少量CO和CO2除去，使其总量不超过10cm3/m3.最终净化有铜氨液吸收法、甲烷化法和深冷分离法等.（3）氨地合成：此工序是将纯净地H2、N2混合气压缩到高压，在催化剂地作用下合成NH3.氨地合成是提供液氨产品地工序，是合成氨生产过程地最重要地部分.由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气再循环地流程.氨合成地反应式如下：N2+3H2→2NH3(g) =-92.4kJ/mol工业中反应压力一般在10~35MPa之间，根据能量利用合理来取值.近些年来，人们已经开发出一系列地催化剂，但使用比较广泛地是寿命比较长，活性良好而且价廉易得地铁系催化剂.该催化剂在早期制备时还加入了促进剂.而对于产品地分离，目前工业上主要有水吸收法和冷凝法两种.具体流程图如下：图2.1 合成氨工艺流程2.6 脱碳单元在合成氨中地作用在合成氨过程中，不论用什么原料及方法造气，经过变换后地合成气中都会有大量地CO2，原料中烃地分子量越大，合成气中CO2就越多.这些CO2如果不及时除净，不仅耗费气体压缩功，占用设备体积，而且对后续工序有害.此外，CO2还是重要地化工原料.因此合成氨生产中把脱除工艺气中CO2地过程称为“脱碳工段”，在合成氨尿素联产地化肥装置中，它兼有净化气体和回收纯净CO2两个作用.因此脱碳单元在合成氨中处于关键位置，起着承前启后地作用.脱碳运行地好坏，直接关系到整个装置地安全稳定与否.3脱碳方法及工艺选择3.1 脱碳方法选择3.1.1 脱碳方法简介由于CO2是一种酸性气体，对合成氨合成气中CO2地脱除，一般采用溶剂吸收地方法.根据CO2与溶剂结合地方式，脱除CO2地方法可分为三大类：化学吸收法、物理吸收法和物理化学吸收法.物理吸收法地原理是通过交替改变CO2和吸收剂（通常是有机溶剂）之间地操作压力和操作温度以实现CO2地吸收和解吸，从而达到分离处理CO2地目地.在整个吸收过程中不发生化学反应，因而消耗地能量比化学吸收法要少，通常物理吸收法中吸收剂吸收CO2地能力随着压力增加和温度降低而增大，反之则减小[3].物理吸收法中常用地吸收剂有丙烯酸酯、聚乙二醇、甲醇、乙醇以及噻吩烷等高沸点有机溶剂.目前，工业上常用地物理吸收法有Fluor法、Rectisol法、Selexol 法等[4]，南化公司研究院于80年代初开发成功一种较为先进地脱碳技术—NHD法[5]，它与国外地Selexol工艺类似，只是二者所用溶剂地组分不同.NHD溶剂地主要成分是聚乙二醇二甲醚地同系物，脱除CO2效率在物理吸收法中较高.物理吸收法由于CO2在溶剂中地溶解服从亨利定律，因此仅适用于CO2分压较高地条件.化学吸收方法是利用CO2是酸性气体，能与碱性化合物反应地特性将其吸收.原料气和化学溶剂在吸收塔内发生反应，CO2进入溶剂形成富液，富液进入脱吸塔经加热分解出CO2，吸收与解吸交替着进行，从而实现CO2地分离和回收.目前工业中广泛采用地方法有两种：热碳酸钾法和醇胺法.热碳酸钾法包括苯非尔德法、坤碱法、卡苏尔法等.以乙醇胺类作吸收剂地方法有MEA法（一乙醇胺）、DEA法（二乙醇胺）及MDEA（N-甲基二乙醇胺）法等[6].其中苯菲尔法和活性MDEA 法应用最多[7].常用地化学吸收剂有氨水、乙醇胺、催化热钾碱液等.化学吸收法是传统地脱除CO2地方法，脱除后产品气纯度高并且处理量大，目前已经得到广泛深入地研究和应用.物理-化学吸收法是综合了两种吸收地方法，将其结合在一套生产工艺中.比如说常用地环丁砜法，它地吸收剂是环丁砜和烷基醇胺水溶液，两者分别是物理吸收和化学吸收.还有德国地BASF 公司开发地活化MDEA法采用地N-甲基二乙醇胺脱碳也属于此种方法.3.1.2 脱碳方法地比较物理吸收法：早期地合成氨厂多采用加压水洗法进行脱碳.加压水洗脱碳通常在填料塔或筛板塔中进行.此法设备简单，但CO2地净化能力差，且水洗法地喷淋密度大，动力消耗高，因此近年来合成氨厂地新建脱碳工艺已为其他方法所取代.吡咯烷酮法是以N-甲基吡咯烷酮作为吸收剂.吡咯烷酮具有对CO2蒸汽压较低、粘度较小、沸点较高、溶解度高等优点.该方法特别适用于气压大于7MPa地场合，但由于N-甲基吡咯烷酮价格比较贵，因此应用不是很广泛.以聚乙二醇二甲醚为吸收剂地脱碳过程称为Selexol法.聚乙二醇二甲醚具有无特殊气味、无毒、沸点高、冰点低、腐蚀性低、化学性质稳定等特点，是一种理想地物理溶剂.但由于聚乙二醇二甲醚价格昂贵，投资及操作费用均较高，因此该法很少在国内应用.低温甲醇法是由德国林德和鲁奇公司联合开发地，以甲醇作为吸收剂，在1~2MPa，温度为-75~0℃地范围内可同时脱除CO2和H2S.CO2可脱至1~2E-5，H2S可脱至0.1E-6.该法地特点是不会使原料气变湿，再生能耗低.此法在国内外应用都比较广泛.碳酸丙烯酯法是以碳酸丙烯酯为吸收剂地脱碳方法.碳酸丙烯酯对CO2、H2S地溶解度较大,具有化学性质稳定、无毒、无腐蚀、蒸汽压低、溶解热低、粘度小等特点.该法对CO2地回收率比较高,能耗比较低,但是投资费用也比较高.此法在国内也有一定地应用.总地来说，物理吸收法存在诸多不足，例如水洗法操作费用高，工艺较老.物理吸收法吸收选择性也稍差一点，一般适合高含量地CO2.化学吸收法：苯菲尔法地吸收剂是在K2CO3水溶液中加入二乙醇胺(DEA)作为活化剂，加入V2O5来防腐.碳酸钾水溶液具有强碱性，能与CO2反应生成KHCO3.生成地KHCO3在受热和减压时，又可重新放出CO2，生成K2CO3，因此可循环使用.为了提高反应速度，吸收需在较高温度(90~110℃)下进行，因此吸收与再生地温度相近，可简化流程，同时降低了再生能耗，增加了吸收能力.苯菲尔法可以在高温下运行，再生热低，添加V2O5用以防腐，但该工艺需要对设备进行钒化处理，对工人地操作水平要求较高.活性MEDA法是指以一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)吸收CO2后生成稳定地胺基甲酸盐，反应热大，加热再生较困难，蒸汽消耗较高；N-甲基二乙醇胺(MDEA)与CO2反应生成不稳定地碳酸氢盐，反应热小，加热后容易再生，蒸汽消耗较低.MDEA水溶液与CO2反应受液膜控制，反应速度较慢.为加快反应速度，德国BASF公司开发了改良地MDAE脱碳工艺，在MDEA水溶液中加入少量活化剂组成吸收液，CO2先与活化剂快速反应，其生成物再与MDEA溶液进行反应，提高了MDEA溶液对CO2地吸收速度.一般以甲基乙醇胺、哌嗪、咪唑或甲基取代咪唑作为活化剂.因此，化学吸收法相对来说较好，其明显地特点是选择性好、收率高.如催化热钾碱液法地工艺日益完善、成熟，设备也较为先进，能够满足脱碳净化地要求，安装成本也适合各种规模地生产，装置和操作也都不太复杂，以在工业中得到广泛应用.其工艺地先进度主要取决于活化剂地选择.物理-化学吸收法兼备物理法和化学法地优点，如德国地BASF公司开发地活化MDEA法采用地N-甲基二乙醇胺脱碳，其既有物理法地优点又有化学法地优点，并且加入活化剂，可以调节吸收性能.所以说此种方法具有很大地发展潜力.另外，MDEA工艺溶解度大，酸气负荷高，闪蒸放出地CO2量多，CO2回收率高，溶液循环量相对较小，能耗较低.同时，MDEA热稳定性好，不易降解，溶剂挥发性小，溶液对碳钢设备腐蚀性弱.并且该工艺成熟，操作简便，对工人地素质要求相对较低，近年来在国内得到广泛地应用，是优先选取地化学吸收工艺.3.1.3 工艺比较（1）溶液吸收二氧化碳地能力低温甲醇法> 环丁砜法>N.2-甲基吡咯烷酮法>含砷热钾碱法=聚乙二醇二甲醚法>乙醇胺法>有机胺硼酸盐催化热钾碱法=二乙醇胺催化热钾碱法[8].（2）消耗能源比较蒸汽：乙醇胺法>环丁砜法>含砷热钾碱法>有机胺硼酸盐催化热钾碱法>二乙醇胺催化热钾碱法>低温甲醇法.电：含砷热钾碱法>有机胺硼酸盐催化热钾碱法>二乙醇胺催人热钾碱法> -乙醇胺法> 环丁砜法>聚乙二醇二甲醚法> 低温甲醇法>N.2-甲基吡咯烷酮法.水：水洗法> 含砷热钾碱法> 有机胺硼酸盐催化热钾碱法> - 乙醇胺法> 环丁砜法> 二乙醇胺催化热钾碱法> 低温甲醇法>N.2-甲基吡咯烷酮法.3.1.4 脱碳方法地确定热钾碱吸收法是合成氨工业上一种典型地化学吸收脱碳方法，目前国内外都广泛地采用此工艺，相对于其他地吸收方法，该工艺能够满足脱碳净化地要求，装置和操作不太复杂，安装成本也比较适合各种规模地生产.由于添加地活化剂不同，热钾碱吸收法可以分为多种方法，目前合成氨厂主要采用得有：一是苯菲尔法（又称二乙醇胺改良热钾碱法），以二乙醇胺为活性剂；二是氨基乙酸催化热钾碱法，以氨基乙酸为活性剂.两者都是以五氧化二钒为缓蚀剂.其中DEA改良热钾碱法（又称二乙醇胺法）是世界上广泛应用地胺类处理酸性物质或气体地方法.因为DEA不易被CO2或CS2降解，其气相损失少，反应速度快，循环率高.由于该方法达到了一定经济性和脱碳要求，所以本设计采用此方法.下面详细介绍此法.（1）概述：该方法是利用碳酸钾溶液在高温下吸收CO2，反应式为CO2＋K2CO3＋H2O=2KHCO3.从经济效益出发，本设计采用地操作温度为110℃.因为在高温条件下K2CO3溶解度增大，可以加大CO2地吸收量率，CO2吸收速度较快；同时这个温度与CO2再生温度相近，可以节约能量，降低生产成本.此外还给溶液中加入活性剂DEA和缓蚀剂，因为高温下地CO2溶解度降低，反应速度减慢.而较低地反应速度下，K2CO3对设备和管道地腐蚀作用会加快.因此加入活性剂以加快反应速度，增大CO2溶解量.加入缓蚀剂则可以减缓其对设备和管道地腐蚀.添加活化剂DEA不仅可以提高反应速度，而且还会改变地CO2平衡分压，如表3.1.表3.1 DEA含量对溶液吸收能力地影响DEA含量(%)0123相对吸收系数0.413 1.000.629 1.00相对CO2分压(MPa) 1.94 1.61 1.00 1.00 DEA含量不同，其溶液地吸收能力不同，如不同含量地DEA法地溶液吸收能力如下：普通地DEA 法：使用20%－25%地DEA 溶液，其对酸性气体地吸收能力为12~19m3CO2/ m3溶液.高吸收能力地DEA 法使用25%－27%地DEA 溶液，其对酸性气体地吸收能力为30~32 m3立方MCO2/ m3溶液.SNPA 法，使用25%—30%地DEA 溶液，其对酸性气体地吸收能力32~38.4 m3CO2/ m3溶液.（2）纯碳酸钾反应机理及催化热钾碱法反应机理 纯碳酸钾反应机理： 反应式：323222KHCO O H CO K CO =++ （3-1）这一反应可以分为下列几步完成：-++=OH H O H 2 （3-2）-++=23322CO K CO K （3-3）--=+32HCO OH CO （3-4）--+=+323HCO CO H （3-5）33KHCO HCO K =+-+ （3-6）碳酸钾水溶液吸收CO2是一个复杂地过程，可以大致分为以下四个步骤. 气相中CO2扩散到溶液界面. CO2溶解于界面地溶液层中.溶液中地CO2在界面液层中与碳酸钾溶液发生反应. 反应产物向液相扩散，而反应从液相向液面扩散.上述各步中除第三步式（3-4）是化学过程外，其余均为物质传质过程.整个过程中化学反应速度最慢，是整个吸收过程地控制步骤.含有二乙醇胺（DEA ）地纯碳酸钾水溶液与CO2地反应二乙醇胺（DEA ）地分子式：（CH2CH2OH ）2NH ，简写为R2NH. 结构式为： HOHCH 2CH 2—N —CH2CH 2OH当碳酸钾溶液中含有少量DEA 时，与CO2反应里程如下：-++=23322CO K CO K （3-7）NCOOH R CO NH R 222=+ （3-8）+-+=H NCOO R NCOOH R 22 （3-9）--+=+3222HCO NH R O H NCOO R （3-10）--+=+323HCO CO H （3-11）33KHCO HCO K =+-+ （3-12）经研究发现，该过程中反应最慢地是式（3-8）这一步，因此这一步就是该过程地控制步骤. （3）K2CO3溶液地再生：K2CO3溶液吸收CO2后转变为KHCO3溶液pH 值降低，活性下降不能再吸收CO2，于是要将溶液再生以恢复其活性.再生就是驱逐出CO2使溶液恢复吸收能力，以循环使用.再生地反应式为：O H CO K CO KHCO 232232++= （3-1）。
产5万吨合成氨脱碳工段工艺设计 文档全文免费阅读、在线看
进度安排
准备开题报告 开题报告答辩 毕业设计实习 计算 绘图 设计说明书编写 设计答辩
2014.3. 1～2014.3.8 2014.3.9
2014.3. 10～2014.4. 10 2014.4. 11～2014.4.25 2014.4.26～2014.5.20 2014.5.21～2014.5.26 2014.5.29～2014.5.31
· 我国的氮肥工业不断发展以跃居世界第一位 。现 已掌握了多种合成氨、尿素的技术 。形成了特有 的煤、石油、天然气原料并存的生产规模 。但与 外国相比仍存在一些严重问题 ，集中表现为装置 规模小、生产能力不足 ，使整体竞争能力差。
合成氨技术未来的发展趋势
· 大型化、 集成化 、 自动化
· 以“油改气 ”和“油改煤 ”为核心的原料结 构调整
· 合成氨装置脱碳工艺可分为 3 大类 : 物 理吸收法, 化学吸收法, 物理化学吸收法。
NHD脱碳技术是一种新型的低能耗净 化工艺。NHD 溶剂的主要成分为聚乙
二醇二甲醚的混合物, 属于物理吸收溶
剂 。NHD 溶剂不仅对 H2S 、CO2 、
COS 等酸性气体有较强的吸收能力, 而 且能选择性地脱除合成气中 H2S。
年产52万吨合成氨脱碳 工段工艺设计的背景及意义 ➢ 合成氨的研究现状及国内外发展趋势 ➢ 脱碳工段在合成氨生产中的重要作用 ➢ 课题预期的目标 ➢ 进度安排
➢ 主要参考文献
背景及意义
· 我国是一个人口大国 ，农 业在国民经济中起着举足 轻重的作用 ，而农业的发 展离不开化肥 。氮肥是农 业生产中需要量最大的化 肥之一 ，合成氨则是氮肥 的主要来源 ， 因而合成氨 工业在国民经济中占有极 为重要的位置 。随着世界 人口的不断增加 ，用于制 造尿素、 甲醇、硫酸等化 工产品的氨用量也不断增 加。
(论文)年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计毕业论文[精选整理]
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本科毕业设计年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计Decarbonization Process design on synthetic ammoniaAt an output of 300,000 t/a目录摘要 (I)Abstract............................................................................................................................................................ I I 引言 . (1)第一章总论 (2)1.1 概述 (2)1.1.1 氨的性质 (2)1.1.2 氨的用途及在化工生产中的地位 (2)1.2 合成氨的发展历史 (3)1.2.1 氨气的发现 (3)1.2.2 合成氨的发现及其发展 (3)1.2.3 世界合成氨工业发展 (3)1.3 文献综述 (4)1.3.1合成氨脱碳 (4)1.3.2合成氨脱碳的方法概述 (5)1.4 设计的依据 (5)第二章流程方案的确定 (6)2.1各脱碳方法对比 (6)2.1.1化学吸收法 (6)2.1.2物理吸收法 (6)2.1.3物理化学吸收法 (7)2.2碳酸丙烯酯（PC）法脱碳工艺基本原理 (8)2.2.1 PC法脱碳技术国内外现状 (8)2.2.2发展过程 (8)2.2.3技术经济 (9)第三章生产流程的简述 (6)3.1.2 解吸气体回收流程 (10)3.2液体流程 (10)3.2.1 碳酸丙烯酯脱碳流程简述 (10)3.2.2 稀液流程循环 (11)3.3存在的问题及解决的办法 (11)3.3.1综合分析PC法脱碳存在的主要问题有 (11)3.3.2解决办法 (11)第四章物料衡算和热量衡算 (13)4.1工艺参数及指标 (13)在PC中的溶解度关系 (13)24.1.2 PC的密度与温度的关系 (14)4.1.3 PC的蒸汽压 (14)4.1.4 PC的黏度 (14)4.2物料衡算 (14)4.2.1各组分在PC中的溶解量 (14)4.2.2溶剂夹带量 (15)4.2.3溶液带出的气量 (15)4.2.4出脱碳塔净化气量 (15)4.2.5 计算PC循环量 (16)4.2.6 入塔液中CO2夹带量 (16)4.2.7 带出气体的质量流量 (16)4.2.8 验算吸收液中净化气中CO2的含量 (16)4.2.9出塔气的组成 (17)4.3热量衡算 (17)第五章吸收塔的结构设计 (20)5.1确定吸收塔塔径及相关参数 (20)5.1.1基础数据 (20)5.1.2求取塔径 (21)5.1.4填料层高度的计算 (22)5.1.5 气相总传质单元高度 (24)5.1.6塔附属高度 (29)第六章塔零部件和辅助设备的设计与选取 (31)6.1 吸收塔零部件的选取 (31)6.1.1筒体、封头等部件的尺寸选取 (31)6.1.2防涡流挡板的选取 (31)6.1.3液体初始分布器 (32)6.1.4 液体再分布器 (33)6.1.5 填料支撑装置 (33)6.1.6接管管径的确定 (33)6.2 解吸塔的选取 (33)贮槽的选择 (34)6.4泵的选择 (34)结论 (34)致谢 .............................................................................................................................错误!未定义书签。
年产70万吨合成氨脱碳工段工艺设计ppt课件
NHD脱碳的优势
①溶剂的优良性能：具有极强的脱碳能力，对H2S,COS的脱硫， 脱水及脱油均有一定效果，且化学性稳定，蒸汽压极低，不 起泡，无毒无味，无污染，对硫有部分溶解能力。
2 我国合成氨工业发展概况与发展趋势
工业概况：中国经过50多年的发展，合成氨产量已跃居 世界第1位。掌握了多种原料生产合成氨的技术。2009年， 我国共有合成氨生产企业496家，产量已达5135万吨，总体 上，我国合成氨工业能够满足氮肥工业生产需求，基本能满 足农业生产。
发展趋势：未来合成氨技术进展的主要趋势是“大型化， 低能耗，结构调整，清洁生产，长周期运行”。产能分布的 走势将是向资源地转移，尤其是向煤炭资源地转移。
用.2008.12 4.曲平·俞裕国，合成氨装置脱碳工艺发展与评述. 5.张子峰，合成氨成产技术.化学工业出版社.第二版. 6.王志峰，NHD脱碳工艺的先进性及应用前
景.1998.11 7.王洪记，NHD开发应用前景及市场分析.1999
⑤能耗低：由于低温吸收，溶剂循环量少，气相夹带少，回收 分离设备简单，大大降低了能量的消耗。
NHD脱碳工艺流程示意图
▪1
四 方案的可行性分析
当每年合成70万吨合 成氨时，按照365天计算， 大约每小时要合成80吨。 脱碳工段的处理气量估算 在32000m3/h~53000m3/h 之间，明显低于NHD已有 的工艺指标88000m3/h。
（3） 物理化学吸收法
常温甲醇法( Amisol) , 鲁奇公司60 年代工化。 溶剂: 大部分甲醇, 40% 的二乙醇胺(DEA) ,少量的 硼酸。净化气中CO2 含量 5 µ L/ L。冷量节省, 溶剂 价格便宜, 腐蚀小, 但有毒。
年产30万吨合成氨脱碳工段工艺设计
合成氨脱碳工段工艺设计的目标是实现年产量为30万吨的合成氨的脱碳处理。
脱碳是通过去除氨气中的二氧化碳来净化合成氨的过程。
以下是关于合成氨脱碳工段工艺设计的详细说明。
1.工艺概述：合成氨脱碳工段的主要目标是将合成氨中的二氧化碳浓度降低到规定水平以下，以满足产品质量要求。
脱碳过程采用吸收法，通过将合成氨与吸收剂接触来去除二氧化碳。
脱碳过程是在一套多级吸收装置中进行的。
2.设备选择：在设计合成氨脱碳工段时，需选择合适的吸收装置和相应的吸收剂。
常见的吸收装置包括板式吸收器、填料吸收塔或喷雾吸收器。
在选择吸收剂时，应考虑其吸收效率和再利用性。
3.工艺流程：合成氨脱碳工段的主要流程包括氨气进料、吸收装置、二氧化碳排出以及废气处理。
具体流程如下：-氨气进料：合成氨从合成氨工段进入脱碳工段，浓度约为60-80%。
-吸收装置：合成氨与吸收剂接触，吸收剂可以是各种吸收液，如碱性溶液。
吸收装置分为多个级别，通过多级吸收可以提高脱碳效率。
-二氧化碳排出：将富二氧化碳的吸收液与空气进行反应，将二氧化碳释放出来。
常见的方法是通过加热、压缩或换热来实现。
-废气处理：二氧化碳排出后的废气需要进行处理，通常采用气体净化设备来去除废气中的污染物。
4.工艺参数：合成氨脱碳工段的工艺参数包括吸收剂浓度、吸收剂流量、吸收剂-氨气接触时间和温度等。
这些参数的选择会影响脱碳效率和能耗。
-吸收剂浓度：一般选择适当浓度的吸收液，以实现高效的气液接触。
-吸收剂流量：流量的选择需要考虑吸收装置的吸收能力和分离效果。
-吸收剂-氨气接触时间：合理的接触时间可以提高脱碳效果。
-温度：适当的温度可以促进脱碳反应的进行。
5.安全措施：在合成氨脱碳工艺设计过程中，需考虑操作安全及环境保护。
其中包括废气处理设备的选择和设计，以及设备的安全运行控制系统。
综上所述，合成氨脱碳工段工艺设计应包括吸收装置和吸收剂的选择，合理的工艺流程和参数设定，以及必要的安全措施。
只有通过完善的工艺设计和操作管理，才能实现30万吨合成氨的脱碳处理。
合成氨脱碳工艺设计与优化
合成氨脱碳工艺设计与优化
首先，合成氨脱碳工艺需要选择适合的反应原料。
常见的反应原料包
括氨、二氧化碳和水。
氨和二氧化碳是脱碳反应的主要原料，水可以作为
反应介质和反应控制剂，在反应中起到稀释和调节反应条件的作用。
在选
择反应原料时，需要考虑原料的纯度、成本和可获得性等因素，以确保反
应的可行性和经济性。
其次，针对合成氨脱碳工艺，可以选择不同的脱碳方法。
常见的脱碳
方法包括吸收剂法和膜分离法。
吸收剂法是指通过将氨和二氧化碳吸收剂
接触，使二氧化碳从氨中分离出来。
常用的吸收剂包括酸性氧化铁、氨水等。
膜分离法是指通过选择性透过膜的方法，将二氧化碳从氨中分离出来。
常用的膜分离方法包括渗透式膜分离和压力驱动式膜分离。
选择适合的脱
碳方法可以提高脱碳效率和产品质量。
最后，合成氨脱碳工艺的优化需要控制好反应条件。
反应条件包括反
应温度、压力和反应时间等。
反应温度和压力的选取需要考虑反应速率和
产物纯度等因素。
反应时间的选择需要在保证产物质量的同时，尽量降低
生产成本。
此外，还需要对反应系统进行优化，如反应器的设计和运行参
数的控制等。
综上所述，合成氨脱碳工艺的设计与优化是一个复杂的过程，需要综
合考虑多个因素。
通过选择合适的反应原料、脱碳方法和反应条件，可以
实现高效的脱碳过程，提高合成氨的质量和产量。
同时，还可以减少对环
境的影响，提高生产的可持续性。
年产万吨合成氨变换工段工艺设计终稿
Abstract：This design was mainly for the synthetic ammonia plant shift conversion section.The technological process used the middle temperature changefirst ，and then used the low temperature change .Process calculation mainly included material balance, energy balance and equipmentselection.
变换过程需在高温高压使用催化剂条件下进行，因此变换工序是合成氨生产的高成本工序,其成本降低对合成氨成本的降低有重要意义。
1．3
1.
我国的氮肥工业自20世纪50年代以来,不断发展壮大,目前合成氨产量已跃居世界第一位,已掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨、尿素的技术,形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。目前合成氨总生产能力为5000万吨/年左右[3],氮肥工业已基本满足了国内需求,在与国际接轨后,具备与国际合成氨产品竞争的能力,今后发展重点是调整原料和产品结构,进一步改善经济性。
合成氨脱碳工艺设计与优化
合成氨脱碳工艺设计与优化合成氨脱碳工艺设计与优化是一个重要的环境保护问题，也是化工领域中的一个关键技术问题。
由于合成氨的生产过程中会产生大量的二氧化碳（CO2）排放，对应的排放量达到相当高的水平。
因此，合成氨脱碳工艺的设计与优化意义重大，旨在降低二氧化碳排放量，减少对环境的影响。
首先，合成氨脱碳工艺设计与优化需要考虑的一个重要因素是能源消耗。
在合成氨生产过程中，使用的主要能源是天然气。
因此，在设计和优化工艺时，应考虑如何尽量降低能源消耗，以减少对天然气的需求。
这可以通过改进反应器的热力学条件、优化操作参数、提高反应器的热效率等方法来实现。
其次，工艺设计与优化还需要考虑合成氨脱碳过程中产生的废水和废气处理问题。
合成氨生产过程中，会产生大量含有氨、硫化氢、二氧化硫等有害物质的废水和废气。
这些废物对环境和人体健康都有一定的危害。
因此，在工艺设计阶段就需要考虑如何有效地处理和净化这些废物，以达到排放标准。
另外，合成氨脱碳工艺设计与优化还需要考虑效益和经济性的问题。
合成氨的生产是一个复杂的工艺过程，涉及到多个反应器和装置。
在设计和优化过程中，需要综合考虑技术、经济、安全等多个因素，以实现产能的提高和成本的降低。
对于合成氨脱碳工艺的优化，可以采用多种方法进行。
例如，可以通过改进反应器的催化剂，提高其活性和选择性；采用新型的催化剂和吸附剂，提高脱碳效率；优化反应器的操作条件和工艺参数，提高工艺的稳定性和效率；引入新的技术和装置，提高生产的能力和灵活性。
总之，合成氨脱碳工艺设计与优化是一个复杂而重要的工作，需要综合考虑技术、环境、经济等多个因素。
通过科学合理地设计和优化工艺，可以在保证产能和质量的同时，降低能源消耗、减少废物排放，实现可持续的合成氨生产。
年产40万吨合成氨脱碳工段工艺设计毕业设计
我国是一个人口大国，农业在国民经济中起着举足轻重的作用，而农业的发展离不开化肥。氮肥是农业生产中需要量最大的化肥之一，合成氨则是氮肥的主要来源，因而合成氨工业在国民经济中占有极为重要的位置。轉厍蹺佥诎脚濒谘閥糞。
我国合成氨工业始于20世纪30年代，经过多年的努力，我国的合成氨工业得到很大的发展，建国以来合成氨工业发展十分迅速，从六十年代末、七十年代初至今，我国陆续引进了三十多套现代化大型合成氨装置，已形成我国特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小规模并存的合成氨生产格局。目前我国合成氨产能和产量己跃居世界前列。嬷鯀賊沣謁麩溝赉涞锯。
1.1.3
合成氨是一个传统的化学工业，诞生于二十世纪初。就世界范围来说，氨是最基本的化工产品之一，其主要用于制造硝酸和化学肥料等。合成氨的生产过程一般包括三个主要步骤:鄭饩腸绊頎鎦鹧鲕嘤錳。
（l）造气，即制造含有氢和氮的合成氨原料气，也称合成气；
（2）净化，对合成气进行净化处理，以除去其中氢和氮之外的杂质；
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作者签名：日期： 年 月 日
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本学位论文作者完全了解学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
年产18万吨合成氨脱碳工段工艺设计
毕业论文（设计）开题报告（学生用表）系（部）：化学化工系专业：化学工程与工艺班级：课题名称年产18万吨合成氨脱碳工段工艺设计指导教师学生学号一．课题的来源、研究的目的与意义1.合成氨在国民经济发展中的重要性我国农业用氨主要用于生产尿素和碳酸铵，其消耗量约占合成氨消耗总量的75﹪，用于生产硝酸铵、氯化铵等其他肥料消耗15﹪；工业用氨占合成氨消耗总量的10﹪，主要用于制造炸药和各种化工纤维及塑料，从而制造硝酸，进而制造硝酸铵、硝酸甘油等。
因此合成氨在国民经济中有着不可忽视的作用[1]。
2.我国合成氨的工业概况及发展趋势中国合成氨工业经过50多年的发展，产量已跃居世界第1位，掌握了以焦炭、无烟煤、褐煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃灯气固液多种原料生产合成氨的技术，形成中国大陆特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的合成氨生产格局[9]。
合成氨一直是化工产业的耗能大户，随着科技的发展，节能减排是最为符合我国国情的可持续发展道路[2]。
3.合成氨工艺简述合成氨的原料为天然气或煤炭，通过水蒸汽重整工艺制得氢气，然后与氮气进行高压合成制得合成氨[8]。
通常包括三个基本过程：第一步，以煤、焦炭为原料制备半水煤气；第二步，以铁为催化剂在15~30MPa，400~500°C的范围内进行氨的合成；第三步，先用合成气预热冷的原料气而后再用冷水冷却，使绝大部分氨液化而分离，再在较低温度下，用氨冷气使剩余的氨进一步冷凝分离[3]。
二．脱碳工段在合成氨生产中的重要作用各种原料制取的粗原料气经CO变换后，除含氢、氮气外，还含有大量二氧化碳、少量一氧化碳和甲烷等杂质，其中二氧化碳含量最高，它既是合成催化剂的有害物质，又是生产尿素等产品的重要原料，因此在进入合成回路之前必须彻底除去，否则将影响合成过程并使催化剂中毒。
出于节能与环境保护的考虑，脱除CO2的洗涤液必须能够再生和循环使用[4]。
1.脱碳工艺的概况脱碳方法主要有：物理吸收、化学吸收、物理化学吸收法三大类。
合成氨合成工段年产万吨工艺设计毕业设计
合成氨合成工段年产万吨工艺设计毕业设计合成氨是工业生产中的重要化学物品之一，被广泛应用于肥料、塑料、药物等多个领域。
本文将以合成氨合成工段年产万吨工艺设计为主题，为大家介绍合成氨合成过程以及其关键工艺参数的设计要点。
一、合成氨合成过程合成氨的制备主要通过哈伯-卡尔斯过程实现，其反应方程式为：N2 + 3H2 → 2NH3该过程需要高压和高温条件下的催化反应，通常以铁和钼等金属为催化剂。
合成氨合成工段的设计需要精确控制反应条件和原料的配比，以确保高效的氨气生成和产品质量的稳定输出。
二、合成氨合成工段年产万吨工艺设计要点1.反应压力控制反应压力是直接影响哈伯-卡尔斯过程反应速率和氨生成量的重要参数。
在设计合成氨合成工段时，需要通过合理的变量控制方案，确保反应压力的平稳控制。
例如，采用压力传感器和配套控制设备等技术手段，可以根据反应情况及时调整反应压力，以达到最佳工艺效果。
2.反应温度控制反应温度是影响哈伯-卡尔斯过程反应速率和氨生成量的另一个重要参数。
在合成氨合成工段设计中，需要精确控制反应温度，以在确保催化剂稳定性的情况下，使反应率达到最大值。
常见的反应温度控制手段包括热传导油式加热器、蒸汽加热器等。
3.催化剂的选择及生命周期控制在哈伯-卡尔斯过程中，催化剂的选择及其生命周期对合成氨合成工段的效率和质量具有重要影响。
通常采用铁-钼催化剂，具有较高的催化活性和稳定性。
催化剂衰减是一个不可避免的问题，通常采取“烧结-还原”等手段进行再生，以保证催化剂的长期稳定使用。
4.废气净化合成氨合成工段会产生大量的废气，其中含有大量的氮气和氢气等有害气体。
因此，在设计合成氨合成工段时，需要加强废气处理，以防止的环境污染和危害工作人员身体健康。
综上所述，合成氨合成工段的年产万吨工艺设计需要有序、合理地规划反应压力、温度、催化剂及废气净化等关键工艺参数，以确保高效的氨气生成和产品质量的稳定输出。
未来，随着科学技术的不断发展，合成氨合成工段的工艺设计将得到更完善和优化，提高其在工业生产中的重要性和市场竞争力。
年产18万吨合成氨脱碳工段工艺设计
合成氨脱碳工段是合成氨生产过程中的一个重要环节，主要目的是将合成氨中的CO2去除，以提高合成氨的纯度和质量。
本文将对年产18万吨合成氨脱碳工段的工艺设计进行详细介绍。
1.工艺流程（1）吸收：将合成氨气体通过吸收剂床，与富CO2溶液进行接触，使合成氨中的CO2被吸收到溶液中。
在吸收过程中，需控制吸收剂的流量、压力和温度，以实现高效的CO2吸收。
（2）解吸：将富CO2溶液通过解吸剂床，与低压蒸汽接触，使溶液中的CO2从液体转为气体，同时生成富CO2气体。
解吸过程中需要控制解吸剂的流量、压力和温度，以实现高效的CO2解吸。
（3）净化：将富CO2气体通过一系列的净化装置，如冷凝器、吸附器等，对气体中的杂质进行去除。
净化过程主要包括冷凝、吸附和再生步骤，以确保气体质量的稳定性和CO2的纯度。
（4）再生：将去除杂质后的富CO2溶液进行加热，使其中的CO2从溶液中析出，以得到纯净的CO2、再生过程中需控制溶液的温度和压力，以实现高效的CO2再生。
2.关键技术和设备（1）吸收塔：吸收塔是将合成氨与吸收剂进行接触的装置，主要由塔体和填料组成。
合适的填料能够增加接触面积，提高CO2的吸收效率。
吸收塔还需配置进料系统、排料系统和循环液系统等。
（2）解吸塔：解吸塔是将富CO2溶液与解吸剂进行接触的装置，主要由塔体和填料组成。
解吸塔的设计应考虑接触效果和操作稳定性，以保证CO2的解吸效率和产品质量。
（3）冷凝器：冷凝器主要通过冷却作用，将富CO2气体中的水分和杂质进行去除。
合适的冷凝器设计能够提高气体的净化效果，增加产品的纯度。
（4）吸附器：吸附器主要通过吸附剂对气体中的杂质进行吸附，以净化气体。
合适的吸附剂选择和吸附器设计可以有效去除气体中的杂质，并提高产品的质量。
（5）再生器：再生器主要通过加热作用，将富CO2溶液中的CO2析出，以得到纯净的CO2、再生器的设计应考虑加热方式和操作稳定性，以实现高效的CO2再生。
3.控制策略（1）温度控制：吸收剂和解吸剂的温度是影响CO2吸收和解吸效率的重要因素。
合成氨脱碳工段工艺设计.doc
•一、设计题目：年产（8+n）万吨合成氨工艺设计（工艺1班，n为学号最后1位数字，分精制、变换、合成等工段）•二、设计条件（变换工段）：•1、原料（半水煤气）规格：组成H2 N2 CO CO2 CH4 O2 ΣV%（干）38.0 22.0 30.0 8.3 1.5 0.2 100.0半水煤气入系统（入饱和塔）温度为：50℃•2、产品规格•出变换工序气体中CO≤3.5%（干）；变换气出系统温度35℃•3、生产方式：加压变换•半水煤气进系统压力：0.8MPa；系统压差0.05MPa•4、地区条件：家乡所在地•5、催化剂型号：型号自选•6、其他条件：外加蒸汽1.0MPa饱和或过热蒸汽（过热温度为300℃）•7、年生产日：330天二．吸收塔和解析塔的物料衡算和热量衡算通过Aspen plus运行可知：2.1物料衡算物质 A B C D G H I 2853.62 1763.50665 1090.11335 1205.37441 3000 3558.13224 879.083677 MoleFlowkmol/hrMassFlow54965.8191 35326.1545 19639.6646 12393.4957 354397.8 377330.459 61219.2335 kg/hrF+B=D+GG=H+I因此物料守恒2.2热量衡算F+B=D+G G=H+I 因此热量守恒三．吸收塔和解吸塔的结构设计3.1确定吸收塔塔径及相关参数 3.1.1求取泛点气速和操作气速已知量：入塔气： V 1=213900 Nm 3/h=192968kg/h ，ρG1=22.45kg/m 3 ， M 1=20.208，30℃出塔气： V 2=151700 Nm 3/h=74427 kg/h ， ρG2=11.99 kg/m 3，M 2=10.99，30℃出塔液： L 1=4459560+117552+1476=4578590kg/h ，ρL1=1187kg/m 3 ， P t1=2.80MPa入塔液： L 2=4459560+1476=4461040kg/h ，ρL2=1192 kg/m 3 ， 30℃，P t2=2.80MPa黏度：由公式log μ=-0.822+185.5/（T -153.1）mPa.s 得：μL1=2.368mPa·s=8.525kg/（m·h ） μL2=2.596 mPa·s=9.3445kg/（m·h ） 选择d =50mm 塑料鲍尔环（米字筋），其填料因子φ=120m -1，ε=0.90，比表面积a t =106.4m 2/ m 3，Bain-Hougen 关联式常数A =0.0942，K =1.75。
产5万吨合成氨脱碳工段工艺设计模板
3.脱碳工艺的选择
脱碳工艺的概况
各种原料制取的粗原料气经CO变换后， 除含氢、氮气外，还含有大量二氧化碳、少 量一氧化碳和甲烷等杂质，其中二氧化碳含 量最高，它既是合成催化剂的有害物质，又 是生产尿素等产品的重要原料，因此在进入 合成回路之前必须彻底除去，否则将影响合 成过程并使催化剂中毒。出于节能与环境保 护的考虑，脱除CO2的 洗涤液必须能够再生 和循环使用
我国合成氨的工业概况及现状
中国合成氨工业经过50多年的发展，产 量已跃居世界第1位，合成氨原料主要有煤、 油和气三种。随着油气价格上涨，以煤为原 料的装置也变得越来越有竞争力。随着科技 发展，合成氨的主要发展趋势将是“大型化、 低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”
以煤为原料合成氨工艺流程图
脱碳工段在合成氨生产中的重要作用
进度安排
2013.10-------2013.12 工厂实习，采集数据 2014.2.23-------2014.3.08 查阅文献，选定脱碳 工艺方案，准备开题 2014.3.10-------2014.4.10 脱碳工段主要装置工 艺计算 2014.4.10-------2014.5.10 绘制脱碳塔、脱水塔、 氨冷器设备图，脱碳工段工艺流程图，脱碳工段车 间平面图 2014.5.10-------2014.5.20 编写毕业设计说明书 2014.5.29-------2014.5.30 毕业设计答辩
三种工艺能耗比较[1]
项目 低压蒸汽／t 电耗×10-6／KJ 冷却水／m3 NHD法 0.3 1.302 15 热钾碱法 1.3 1.1 80 MDEA法 0.8 1.016 70
综合能耗×10-6／KJ
①注：以吨氨计。
合成氨净化工段用mdea法脱碳的工艺流程
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产万吨合成氨脱碳工段工艺设计方案
年产30 万吨合成氨脱碳工艺工程可行性研究报告指导教师：姚志湘学生：魏景棠目录第一章总论31.1概述31.1.1工程名称31.1.2合成氨工业简况31.2工程背景及建设必要性41.2.1工程背景41.2.2工程建设的必要性41.2.3建设意义错误！未定义书签。
1.2.4建设规模4第二章市场预测........................................ . (6)2.1国内市场预测............................................................... (6)2.2产品分析......................................................... (6)第三章脱碳方法及种类. (7)3.1净化工序中脱碳的方法.. .................................... ...................... . (7)3.1.1化学吸收法.................................... ........................................ . (7)3.1.2物理吸收法............................................................ .. (8)3.1.3物理化学吸收法........ ……………… ………………………… .………… .. 83.1.4 固体吸收法.................. .............................. ............................ (10)3.2碳酸丙烯酯＜PC）法脱碳基本原理............. ................ .. .. (10)3.2.1PC 法脱碳技术国内外的情况.................. .............................. .. (10)3.2.2发展过程.................. ................................................. ......... . (10)3.2.3技术经济3.2.4.......... ................................ ....... ...... •• (11)3.2.4存在的问题及解决方法............... ............... ................... (12)3.2.5P C脱碳法发展趋势............. ............... .. ..... . ... ...•• (13)第一章工程总述2.1 概述1.1.1 工程名称年产30 万吨合成氨脱碳工段工艺设计1.1.2 合成氨工业简况1898年，德国A.弗兰克等人发现空气中的氮能被碳化钙固定而生成氰氨化钙<又称石灰氮)，进一步与过热水蒸气反应即可获得氨：CaCN2+ 3H2O<g) —2NH3<g)+ CaCQ在合成氨工业化生产的历史中，合成氨的生产规模<以合成塔单塔能力为依据)随着机械、设备、仪表、催化剂等相关产业的不断发展而有了极大提高。
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进度安排
2013.10-------2013.12 工厂实习，采集数据 2014.2.23-------2014.3.08 查阅文献，选定脱碳 工艺方案，准备开题 2014.3.10-------2014.4.10 脱碳工段主要装置工 艺计算 2014.4.10-------2014.5.10 绘制脱碳塔、脱水塔、 氨冷器设备图，脱碳工段工艺流程图，脱碳工段车 间平面图 2014.5.10-------2014.5.20 编写毕业设计说明书 2014.5.29-------2014.5.30 毕业设计答辩
脱碳工艺现状及发展趋势
我国的合成氨工艺相比国外发展较缓慢， 脱碳工艺也显得比较落后。在当今的国际环境 下，未来合成氨脱碳工艺的发展趋势是低能耗、 结构调整、清洁生产以及长周期运行。
合成氨脱碳工艺类型
目前国内中小氮肥厂所采用较普遍的有碳 酸丙烯酯脱碳工艺（简称PC法）；低温甲醇洗 涤法；聚乙二醇二甲醚脱碳工艺（简称NHD 法）；热碳酸钾法；浓氨水法和多胺法（改良 MDEA）等。
我国合成氨的工业概况及现状
中国合成氨工业经过50多年的发展，产 量已跃居世界第1位，合成氨原料主要有煤、 油和气三种。随着油气价格上涨，以煤为原 料的装置也变得越来越有竞争力。随着科技 发展，合成氨的主要发展趋势将是“大型化、 低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”
以煤为原料合成氨工艺流程图
脱碳工段在合成氨生产中的重要作用
年产52万吨合成氨脱碳工段工艺设计
学 生：一、课题的来源、研究的目的与意义 二、脱碳工段在合成氨生产中的重要作用 三、本课题的完成目标及内容 四、进度安排 五、参考文献
课题的来源、研究的目的与意义
1.合成氨在国民经济发展中的重要性 2.我国合成氨的工业概况及现状 3.以煤为原料合成氨工艺流程
合成氨在国民经济发展中的重要性
氨是最为重要的基础化工产品之一，其产 量居各种化工品的首位。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，；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、燃料、炸药、制药、合成纤维、合成树 脂的原料。
三种工艺能耗比较[1]
项目 低压蒸汽／t 电耗×10-6／KJ 冷却水／m3 NHD法 0.3 1.302 15 热钾碱法 1.3 1.1 80 MDEA法 0.8 1.016 70
综合能耗×10-6／KJ
①注：以吨氨计。
2.725
5.233
4.186
脱碳工艺的选择
由于NHD法所使用的吸收溶剂稳定， 不会因原料气中的杂质而引起分解，不起 泡，损耗少，无毒性，无腐蚀，且NHD的 再生过程中几乎不需要能量，因此从环保， 经济等多方面考虑，本次设计我选用的合 成氨脱碳工段工艺为NHD法。
本次课题的任务
绘制脱碳塔氨冷气、脱水塔设备装配图； 绘制NHD脱碳系统带控制点的工艺流程图； 绘制脱碳车间平面布置图
本课题的完成目标及意义
熟悉且熟练地掌握绘图技巧；学会测 量元件、阀门、阀件的使用安装；综合 运用化工原理、化工热力学、化工设计 等课程的基础知识，借助化工设计手册， 计算和分析数据，找出生产与设计的差 别；通过数据分析比较国内外在节能降 耗方面的优劣。
1.脱碳工艺的概况 2.脱碳工艺的现状及发展趋势
3.脱碳工艺的选择
脱碳工艺的概况
各种原料制取的粗原料气经CO变换后， 除含氢、氮气外，还含有大量二氧化碳、少 量一氧化碳和甲烷等杂质，其中二氧化碳含 量最高，它既是合成催化剂的有害物质，又 是生产尿素等产品的重要原料，因此在进入 合成回路之前必须彻底除去，否则将影响合 成过程并使催化剂中毒。出于节能与环境保 护的考虑，脱除CO2的 洗涤液必须能够再生 和循环使用
参考文献
[1] 梁军.三种脱碳工艺的比较[J].山西化 工,2007,27(03):11-13 [2] 孟岩.合成氨的生产方法以及工艺流程研究[J].科 技文汇,2008(08):278-279 [3] 张子锋,郝启刚.《合成氨生产技术》[M].第二版. 北京:化学工业出版社,2011:124-140 [4] 陈敏恒,丛德兹,方图南,等.化工原理(下) [M].北 京:化学工业出版社,2005:52-171 [5] 陈敏恒,丛德兹,方图南,等.化工原理(上) [M].北 京:化学工业出版社,2005:75-146 [6] 李志坚.煤合成氨新技术开发与引进并存[N].农资 导报.2004年5月11日(013)