合成氨合成工段课程设计说明书
氨合成课程设计
氨合成课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握氨的合成原理、流程和应用，培养学生运用化学知识解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：a.掌握氨的合成原理，包括哈柏-博施法和其他合成氨的方法。
b.了解氨的物理和化学性质。
c.掌握氨的用途，包括肥料、合成材料、能源等方面。
2.技能目标：a.能运用氨的合成原理分析实际生产问题。
b.能运用氨的化学性质进行实验操作。
c.能查阅相关资料，了解氨合成的最新研究动态。
3.情感态度价值观目标：a.培养学生对化学科学的兴趣和热情。
b.培养学生爱护环境、珍惜资源的意识。
c.培养学生团队合作、创新探究的精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.氨的合成原理：介绍哈柏-博施法、其他合成氨方法及其优缺点。
2.氨的物理和化学性质：包括氨的分子结构、溶解性、反应性等。
3.氨的用途：介绍氨在农业、工业、能源等领域的应用。
4.氨合成实验：演示氨的合成实验，让学生掌握实验操作技能。
5.氨合成技术的进展：介绍氨合成领域的新技术、新工艺。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解氨的合成原理、物理化学性质和应用。
2.讨论法：学生讨论氨合成技术的发展和应用。
3.案例分析法：分析实际生产中的氨合成问题，培养学生解决实际问题的能力。
4.实验法：进行氨合成实验，提高学生的实验技能。
四、教学资源1.教材：选用权威、实用的氨合成教材。
2.参考书：提供氨合成相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、视频等，生动展示氨合成的原理和实验。
4.实验设备：准备充足的实验设备，确保每个学生都能动手操作。
5.网络资源：利用互联网，为学生提供氨合成领域的最新研究动态。
五、教学评估本课程的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等，以体现学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置相关的氨合成作业，评估学生的理解和应用能力。
年产30万吨合成氨课程设计课件
年产30万吨合成氨课程设计目录1概述 (2)1.1设计题目 (2)1.2 设计具体内容范围及设计阶段 (2)1.3设计的产品的性能、用途及市场需要 (2)1.4设计任务的依据 (3)1.5 产品方案 (4)2 技术分析 (4)2.1合成氨反应的特点 (4)2.2合成氨反应的动力学 (4)2.2.1反应机理 (4)2.3氨合成工艺的选择 (5)2.4系统循环结构 (5)2.5分离工艺 (6)3 生产流程简述 (6)4 工艺计算 (7)4.1 原始条件 (7)4.2 物料衡算 (8)4.3热量衡算 (16)5主要设备选型 (24)5.1 废热锅炉设备工艺计算 (24)5.2主要设备选型汇总表 (26)5.3主要设备图 (27)6设计心得 (29)参考文献 (30)1.概述1.1设计题目：年产30万吨合成氨合成工段设计1.2 设计具体内容范围及设计阶段本次设计的内容为合成氨合成工段的设计，具体包括以下几个设计阶段：1. 进行方案设计，确定生产方法和生产工艺流程。
2. 进行化工计算，包括物料衡算、能量衡算以及设备选型和计算。
3. 绘制带控制点的工艺流程图。
4. 进行车间布置设计，并绘制设备平立面布置图。
5. 进行管路配置设计，并绘制管路布置图。
6. 撰写课程设计报告。
1.3设计的产品的性能、用途及市场需要(1) 氨的物化性能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，相对密度0.596，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600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。
液氨合成工段工艺设计
液氨合成工段工艺设计第一部分说明书------------------------------------------------------3 第一章概述-------------------------------------------------------------------3第二章原材料及产品主要技术规格-----------------------------------------4 第三章危险性物料主要物性表-----------------------------------------------5 第四章生产原理及流程简述--------------------------------------------------5 第五章主要设备的选择与计算-----------------------------------------------5 第六章原材料及动力消耗-----------------------------------------------------6 第七章生产分析及三废排量--------------------------------------------------7 第八章存在问题及建议--------------------------------------------------------7 第九章主要参考书目-----------------------------------------------------------7 第十章工艺设计计算书--------------------------------------------------------8 第二部分物料衡算和热量衡算----------------------------------------------8 第三部分设备的选型与计算-------------------------------------------------27 第四部分带主要控制点的工艺流程图-------------------------------------46第一部分说明书第一章概述1-1工段的概况及特点：1．设计依据：本设计按照材化系下达设计任务书进行编制，参照鸿鹄化工总厂的现场生产，以及中国五环化学工程总公司（原化工部第四设计院），和石油化工部化工设计院的有关资料设计而成。
合成氨合成工段课程设计报告说明书
太原理工大学前言《化工设计》课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、各类塔结构等图形。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
本设计就合成车间的工艺生产流程，着重介绍化工设计的基本原理、标准、规、技巧和经验。
本说明书主要确定优化的工艺流程、工艺条件、设备选型及其他非工艺专业等容。
在全面介绍化工设计的基础知识上，重点阐述工艺流程设计、物料和能量衡算及车间布置等容，并结合工艺计算、工程经济，力求体现当今化工设计的水平。
合成氨生产任务设计决定了生产合成氨的规模，设备的要求以及工艺流程的状况。
本设计所采用的方法是半水煤气合成法，其主要原料是煤和氮气，利用煤来生成氢气，而本设计主要是对合成氨合成工段的设计，故所用原料直接采用氮气和氢气，其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，以四氧化三铁为触媒，在485—500℃的高温条件下来制得氨气。
本设计要求要掌握合成塔的工作原理，生产的工艺路线，并能根据工艺指标进行操作计算。
在工艺计算过程中，包含物料衡算，热量衡算及设备选型计算等。
生产的氨的用途和产生的三废在本设计也有所提到，在合成效率方面也有进一步研究。
摘要合成氨生产任务设计决定了生产合成氨的规模，设备的要求以及工艺流程的状况。
本设计所采用的方法是半水煤气合成法，其主要原料是煤和氮气，利用煤来生成氢气，而本设计主要是对合成氨合成工段的设计，故所用原料直接采用氮气和氢气，其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，以四氧化三铁为触媒，在485—500℃的高温条件下来制得氨气。
本设计要求要掌握合成塔的工作原理，生产的工艺路线，并能根据工艺指标进行操作计算。
年产 10万吨合成氨厂合成工段工艺设计
年产10万吨合成氨厂合成工段工艺设计第一部分设计说明书一、概述产品在国民经济中的地位及用途；国内外生产的发展概况；合成氨工业的展望。
氨在国民经济中占有重要的地位，现在约有80%的氨用来制造化学肥料，其余作为生产其他化工产品的原料。
除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氨肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵、氯化铵、氨水以及各种含氨混肥和复肥，都是以氨为原料的氨在工业上主要用来制造炸药和各种化学纤维和塑料。
从氨可以制的硝酸，继而再制造硝酸铵、硝化甘油、三硝基甲苯和硝基纤维素等。
在化纤和塑料工业中，则以氨、硝酸和尿酸作为氮源，生产已内酰胺，己二胺、人造丝、全脂树脂和脲醛树脂等产品氨的其他工业用途也十分广泛，例如作为制冰、空调、冷藏等系统的制冷剂，在冶金工业中用来提炼矿石中的铜、镍等金属，在医药和生物化学方面生产磺胺类生物、维生素、蛋氨酸和其他氨基酸等。
氨气的发现十七世纪 30 年代末英国的牧师、化学家 S.哈尔斯(HaLes，1677~1761) ,用氯化铵与石灰的混合物在以水封闭的曲颈瓶中加热，只见水被吸入瓶中而不见气体放出， 1774 年化学家普利斯德里重做该实验，用汞代替水来密封，制得了碱空气(氨)，并且他还研究发现了氨的性质，发现氨极易溶于水、可以燃烧，还发现该气体通以电火花时其容积增加，而且分解为两种气体: H2和 N2，其后 H.戴维(Davy， 1778~1829) 等化学家继续研究，进一步证明了 2 体积的氨通过电火花放电后，分解为 1体积的氮气和 3 体积的氢气[2]。
19 世纪以前农业上所需的氮肥来源主要来自于有机物的副产物和动植物的废物，如粪便、腐烂动植物等等，随着农业和军工生产的发展的需要，迫切的需要建立规模巨大的探索性的研究，化学家们设想，能不能把空气中大量的氮气固定下来，从而开始设计以氮和氢为原料的合成氨流程。
19 世纪，大量的化学家开始试图合成氨，他们试图利用高温、高压、电弧、催化剂等手段试验直接合成氨，均未成功。
《工业合成氨》 教学设计
《工业合成氨》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）了解工业合成氨的反应原理、主要设备和工艺流程。
（2）理解温度、压强、浓度等条件对合成氨反应平衡和反应速率的影响。
（3）掌握化学平衡移动原理在工业合成氨中的应用。
2、过程与方法目标（1）通过对工业合成氨反应条件的分析和讨论，培养学生运用化学平衡移动原理解决实际问题的能力。
（2）通过对工业合成氨工艺流程的学习，培养学生的观察能力和分析归纳能力。
3、情感态度与价值观目标（1）感受化学科学对工业生产和社会发展的重要作用，激发学生学习化学的兴趣和热情。
（2）培养学生的创新意识和可持续发展观念，增强学生的社会责任感。
二、教学重难点1、教学重点（1）工业合成氨的反应原理和化学平衡移动原理的应用。
（2）温度、压强、浓度等条件对合成氨反应的影响。
2、教学难点（1）综合考虑各种因素，选择适宜的工业合成氨条件。
（2）理解工业合成氨工艺流程中的循环操作和能量利用。
三、教学方法讲授法、讨论法、实验探究法、多媒体辅助教学法四、教学过程1、导入新课通过展示农业生产中对氮肥的大量需求，引出合成氨工业的重要性，从而导入新课。
2、知识讲解（1）合成氨的反应原理讲解氮气和氢气在一定条件下反应生成氨气的化学方程式：N₂＋3H₂⇌ 2NH₃，并介绍该反应的特点：可逆反应、放热反应、气体体积减小的反应。
（2）化学平衡移动原理回顾化学平衡移动原理的内容，即勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
（3）反应条件对合成氨的影响①温度从反应速率和化学平衡两个角度分析温度对合成氨反应的影响。
升高温度可以加快反应速率，但不利于化学平衡向生成氨气的方向移动；降低温度有利于化学平衡向生成氨气的方向移动，但会减慢反应速率。
综合考虑，工业上选择 500℃左右的温度。
②压强增大压强可以加快反应速率，同时使化学平衡向生成氨气的方向移动。
但过高的压强对设备要求高，成本增加。
年产20万吨合成氨合成工艺设计
Harbin Institute of Technology课程设计课程名称：氨合成工段工艺设计设计题目：年产20万吨合成氨合成工段工艺设计院系：化工学院化学工艺系班级：1214221设计者：学号：11214203指导教师：设计时间：2015.6目录课程设计任务书 (1)第一章综述 (2)1.1 氨的研究背景 (2)1.2氨的用途 (2)1.3氨的生产方法的选择 (3)第二章氨合成过程的步骤及工艺流程 (5)2.1氨合成的步骤 (5)2.2氨合成工艺流程简述 (7)第三章工艺计算 (8)3.1 原始条件 (8)3.2 物料衡算 (8)3.2.1 合成塔物料衡算 (8)3.2.2氨分离器气液平衡计算 (9)3.2.3冷凝塔气液平衡计算 (10)3.2.4液氨贮槽气液平衡计算 (11)3.2.5液氨贮槽物料计算 (13)3.2.6合成系统物料计算 (14)3.2.7合成塔物料计算 (15)3.2.8水冷器物料计算 (16)3.2.9氨分离器物料计算 (17)3.2.10冷凝塔物料计算 (18)3.2.11氨冷器物料计算 (20)3.2.12 冷凝塔物料计算 (22)3.2.13液氨贮槽物料计算 (23)3.3 热量衡算 (25)3.3.1合成塔热量计算 (25)3.3.2 废热锅炉热量计算 (27)3.3.3 热交换器热量计算 (28)第四章设备的计算与选型 (30)4.3校核总传热系数K (30)4.3.1 官内给热系数α计算 (30)4.3.2 管外给热系数αo (34)4.3.3 总传热系数K (37)4.4管子拉脱力的计算 (37)4.5 计算是否安装膨胀节 (38)4.6换热器主要结构尺寸和计算结果 (39)结论 (40)参考文献 (41)附录 (42)带控制点的工艺流程图 (42)课程设计任务书课程任务：合成氨合成工段工艺设计设计题目：年产20万吨合成氨合成工段工艺设计设计条件：(1)年产量200kt，年生产时间扣除检修时间后按300天计，则产量为：27.778t/h(2)新鲜补充气组成表3.1新鲜补充气组成(摩尔分数%)组分H2N2CH4Ar 总计含量74.45 24.12 1.10 0.33 100(3)合成塔入口中氨含量：NH3入=2.5%(4)合成塔出口中氨含量：NH3出=16.5%(5)合成塔入口惰性气体含量：CH4 +Ar=15%(6)合成塔操作压力：32Mpa(7)精练气温度：35℃(8)水冷器出口气体温度35℃(9)循环机进出口压差1.47MPa(10)年工作日300 d(11)计算基准生产1t氨第一章综述1.1 氨的研究背景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。
化工设计课程设计---合成氨工艺
Keywords: ammonia synthesis section
energy balance accounting
material balance accounting
1.总论..................................................................................................................... 1 1.1 设计任务的依据...................................................................................... 3 1.2 概述.......................................................................................................... 3 1.3 产品方案................................................................................................. 6 1.4 设计产品所需的主要原料规格、来源.................................................. 6 1.5 生产中产生有害物质和处理措施.......................................................... 8 2. 生产流程及生产方法的确定........................................................................... 9 2.1 合成氨生产的特点.................................................................................. 9 2.2 氨合成过程的基本工艺步骤................................................................. 9 2.3 氨合产工艺的选择................................................................................ 12 3. 物料衡算......................................................................................................... 13 3.1 原始条件............................................................................................... 13 3.2 物料衡算............................................................................................... 13 3.2.1 合成塔物料衡算................................................................................ 13 3.2.2 氨分离器气液平衡计算..................................................................... 15 3.2.3 冷交换器气液平衡计算..................................................................... 17 3.2.4 液氨贮槽气液平衡计算..................................................................... 17 3.2.5 液氨贮槽物料计算............................................................................. 20 3.2.6 合成系统物料计算............................................................................. 22 3.2.7 合成塔物料计算................................................................................. 23 3.2.8 水冷器物料计算................................................................................. 24 3.2.9 氨分离器物料计算............................................................................. 25 3.2.10 冷交换器物料计算........................................................................... 25 3.2.11 氨冷器物料计算 ............................................................................... 27 3.2.12 冷交换器物料计算.......................................................................... 29 3.2.13 液氨贮槽物料计算........................................................................... 31 3.2.14 物料衡算结果汇总.......................................................................... 33 4. 热量衡算......................................................................................................... 37 4. 1 冷交换器热量衡算............................................................................... 37
合成氨变换工段毕业设计说明书
合成氨变换工段毕业设计说明书摘要本文是关于重油为原料年产8万吨氨一氧化碳变换工段初步设计。
在合成氨的生产中，一氧化碳变换反应是非常重要的反应。
用重油制造的原料气中，含有一部分一氧化碳，这些一氧化碳不能直接做为合成氨的原料，而且对合成氨的催化剂有毒害作用，必须在催化剂的催化作用下通过变换反应加以除去。
一氧化碳变换反应既是原料气的净化过程，又是原料气的制造过程。
本设计主要包括工艺路线的确定、中温变换炉的物料衡算和热量衡算、触媒用量的计算、中温变换炉工艺计算和设备选型、换热器的物料衡算和热量衡算以及设备选型等。
并且综合各方面因素对车间设备布置进行了合理的设计，最终完成了20 000字的设计说明书及生产工艺流程图、车间平立面布置图及主体设备装配图的绘制。
关键词：重油；一氧化碳变换；中温变换炉；流程图AbstractThis article was about the annual output of heavy oil as raw materials to transform eight thousand tons of carbon monoxide ammonia preliminary design section. In the production of ammonia, transformation of carbon monoxide was a very important reaction. Manufactured using heavy oil feed gas which containa part of carbon monoxide, carbon monoxide could not be directly used as those of the raw materials of synthetic ammonia, but also a catalyst for ammonia poisoning effect there must be a catalyst for transformation through the catalytic reaction to be removed. Transformation of carbon monoxide is a gas purification process of raw materials, but also the manufacturing process of feed gas. The design of the main routes which include the identification process, the medium variant of the furnace material balance , heat balance, the calculation of the amount of catalyst, in the variable furnace process of calculation and selection of equipment, heat exchanger of the material balance and heat balance as well as equipment selection type and so on. Taking all factors and workshop equipment to carry out a reasonable arrangement of the design. In the end, the20 000-word statement and map production process, shopping facade and the main equipment layout drawing assembly were completed.Key words: Heavy oil; Transformation of carbon monoxide; Temperature shiftconverter; Flow chart目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章总论 (1)1.1 概述 (1)1.1.1 一氧化碳变换反应的意义与作用 (1)1.1.2 国内外研究现状 (1)1.2 设计依据 (1)1.3 厂址的选择 (2)1.3.1 厂址选则 (2)1.3.2 方案比较 (2)1.4 设计规模与生产制度 (3)1.4.1 设计规模 (3)1.4.2 生产制度 (3)1.5 原料与产品规格 (3)1.5.1 原料规格 (3)1.5.2 产品规格 (3)第2章工艺设计与计算 (4)2.1 工艺原理 (4)2.2 工艺路线的选择 (4)2.3 工艺流程简述 (4)2.4 工艺参数 (5)2.4.1 原料气体组分 (5)2.4.2 工作压力 (5)2.4.3 工作温度 (5)2.4.4 计算基准 (6)2.5 物料衡算 (6)2.5.1 变换气量及变换率计算 (6)2.5.2 总蒸汽量计算 (7)2.5.3 中变炉物料衡算 (7)2.6 热量衡算 (16)2.6.1 中变炉一段CO变换反应热量衡算 (16)2.6.2 中变炉二段CO变换反应热量衡算 (17)2.6.3 中变炉三段CO变换反应热量衡算 (18)2.6.4 换热器热量衡算 (18)2.6.5 物料衡算和热量衡算一览表 (18)第3章设备选型 (22)3.1 设备选型原则 (22)3.2 主要设备计算 (22)3.2.1 中变炉设备计算 (22)3.2.2 换热器设备计算 (29)3.3 其他主要设备 (30)第4章设备一览表 (31)第5章车间设备布置设计 (33)5.1 车间布置设计的原则 (33)5.1.1 车间设备布置的原则 (33)5.1.2 车间设备平立面布置的原则 (34)5.1.3 本工段设计设备布置原则 (28)第6章自动控制 (29)6.1 主要的控制原理 (29)6.2 自控水平与控制点 (29)第7章安全和环境保护 (30)7.1 三废产生情况 (36)7.2 三废处理情况 (37)第8章公用工程 (37)8.1 供水 (37)8.2 供电 (38)8.3 通风 (38)8.4 供暖 (38)8.5 电气 (38)结束语 (39)参考文献..................................................................................................... 错误!未定义书签。
液氨合成工段工艺设计
2014 届化工原理课程设计设计《年产20万吨天然气合成氨合成段的工艺设计》说明书学生姓名学号所属学院专业班级指导教师二Ｏ一二年十二月年产39万吨天然气合成氨合成段的工艺设计任务书一、设计项目：年产20万吨天然气合成氨合成段的工艺设计二、设计规模：20万吨/年，年生产时间：330三、设计阶段：初步设计四、设计条件与要求1、合成塔进口气体组成（V%）NH3：2.26% H2：58.79% N2：19.55% CH4：17.49% Ar：1.91%2、合成塔出口气体NH3含量：17.8%3、水冷器出口温度：35℃4、合成塔操作压力：30.0MPa五、设计要求和工作量完成设计报告一份六、设计主要内容1、工艺流程设计2、物料衡算3、热量衡算4、主要设备工艺设计与选型化工设计报告（大体章节要求）摘要第一章前言第二章天然气合成氨简介第三章合成氨工艺论证第四章工艺计算4.1物料衡算4.2能量衡算第五章主要设备的工艺计算及选型主要结构参数表第六章设计小结参考文献七、设计主要参考文献《化工原理》；《化工产品手册》；《化工工艺设计手册》；《小氮肥厂工艺设计手册》；《氮肥工艺设计手册》；《小合成氨厂工艺技术与设计手册》；《合成氨》；《无机化工生产技术》等八、设计时间：2012.12.18-2012.12.24设计任务书............................................................................................. 错误!未定义书签。
目录 (II)摘要............................................................................................................................................ - 0 -Abstract ...................................................................................................................................... - 1 -1 正文........................................................................................................................................ - 2 -1.1 氨的性质、用途及重要性.......................................................................................... - 2 -1.1.1 氨的性质.......................................................................................................... - 2 -1.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用 .............................................................. - 2 -1.2 合成氨生产技术的发展.............................................................................................. - 3 -1.2.1世界合成氨技术的发展 ................................................................................ - 3 -1.2.2中国合成氨工业的发展概况........................................................................ - 5 -1.3天然气合成氨转变工序的工艺原理.......................................................................... - 7 -1.3.1 天然气合成氨的典型工艺流程介绍.......................................................... - 7 -1.3.2 天然气合成氨转化工序的工艺原理.............................................................. - 8 -1.3.3合成氨变换工序的工艺原理........................................................................... - 9 -1.4 设计方案的确定......................................................................................................... - 9 -1.4.1 原料的选择..................................................................................................... - 9 -1.4.2 工艺流程的选择............................................................................................ - 10 -1.4.3 工艺参数的确定............................................................................................ - 11 -2 设计工艺计算...................................................................................................................... - 13 -2.1 转化段物料衡算........................................................................................................ - 13 -2.1.1 一段转化炉的物料衡算................................................................................ - 14 -2.1.2 二段转化炉的物料衡算................................................................................ - 17 -2.2 转化段热量衡算........................................................................................................ - 20 -2.2.1 一段炉辐射段热量衡算................................................................................ - 20 -2.2.2 二段炉的热量衡算........................................................................................ - 27 -2.3 变换段的衡算........................................................................................................... - 29 -2.3.1 高温变换炉的衡算........................................................................................ - 29 -2.3.2 低温变换炉的衡算........................................................................................ - 31 -2.5 设备工艺计算........................................................................................................... - 34 -结论.......................................................................................................................................... - 37 -致谢.......................................................................................................................................... - 38 -参考文献.................................................................................................................................. - 39 -主要符合说明.......................................................................................................................... - 40 -附录.......................................................................................................................................... - 41 -氨是重要的基础化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。
年产15万吨合成氨合成工段设计说明
毕业设计说明书题目年产15万吨液氨合成工段工艺设计另0 材料与化学工程系专业班级无机化工九八级一班学生姓名____________________________ 指导教师----------------------------部分说明书3原材料及产品主要技术规格危险性物料主要物性表生产原理及流程简述主要设备的选择与计算原材料及动力消耗分析废排第八存在问题及建议第九主要参考第十工艺设计计算书第二部分料衡算和衡算第三部分备的选型与计算27第四部分带主要控制点的工艺流程图46第一部分说明书第一章概述1-1 工段的概况及特点：1 ．设计依据：本设计按照材化系下达设计任务书进行编制，参照鸿鹄化工总厂的现场生产，以及中国五环化学工程总公司（原化工部第四设计院），和石油化工部化工设计院的有关资料设计而成。
2 ．设计规模及特点：本工段生产液氨，生产能力为15 万吨液氨/ 年，与传统流程相比较，具有节能低耗的特点，通过设计两个串联的氨冷器，在低压下，既减少了动力消耗，又保证了合成塔入口氨含量的要求；现具体起来如下：（ 1 ）循环机位置：本工段设置在氨分离系统后，合成塔之前，从而充分利用循环机压缩功，提高进合成塔温度，减少冷量消耗，降低氨冷器负荷，同时提高进塔压力，提高合成率，而进循环机的氨冷量较低，避免了塔后循环机流程容易带液氨而导致循环机泄漏。
（ 2 ）反应热回收的方式及利用：这涉及到废热锅炉的热量利用几合成塔塔外换热器如何科学设置的问题，废热锅炉的配置实际上是如何提高反应热的回收率和获得高品位热的问题，本设计选择塔后换热器及后置锅炉的工艺路线，设置塔后换热器使废热锅炉出口气体与合成塔二进气体换热，充分提高合成塔二进温度，相应提高了合成塔二出温度，进废热锅炉的气体温度为360 度，副产 1.3 兆帕的中压蒸汽，充分提高回收热量品位。
（ 3 ）采用“二进二出”合成流程：全部冷气经合成塔环隙后进入热交换器，可使合成塔体个点温度分布均匀，出口气体保持较低温度，确保合成塔长期安全稳定运行，与循环机来的冷气直接进入热交换器相比，使热交换器出口温度增大。
合成氨计算说明书
安徽建筑大学毕业设计专业化学工程与工艺班级13化工（1）班学生姓名程爽学号***********课题年产30万吨合成氨合成工段工艺设计指导教师邵群2016年 3 月 1 日目录30万吨/年合成氨合成工艺设计 ...........................................................................第一章文献综述....................................................................................................1.1 合成氨项目简介 ...............................................................................................................1.1.1 合成氨物理性质 ........................................................................................................1.1.2 合成氨化学性质 ........................................................................................................1.1.3 合成氨市场预测 ........................................................................................................1.1.4 合成氨国内产能，消耗 ............................................................................................1.1.5 合成氨国外产能，消耗 ............................................................................................1.2生产规模及产品方案 ........................................................................................................1.2.1 产品方案 ....................................................................................................................1.2.2 生产规格 ....................................................................................................................1.2.3 产品质量 ....................................................................................................................1.3工艺技术方案的选择 ........................................................................................................1.3.1 工艺路线 ....................................................................................................................1.3.2 工艺路线的比较与选择 ............................................................................................1.3.3 本设计研究内容 ........................................................................................................第二章物料衡算....................................................................................................2.1 设计要求...........................................................................................................................2.2 工艺流程图 .......................................................................................................................2.3 全流程物料衡算 ...............................................................................................................2.4 单个单元的物料衡算 .......................................................................................................2.4.1 鼓风机物料衡算 ........................................................................................................2.4.2 混合器物料衡算 ........................................................................................................2.4.3 换热器1物料衡算 ....................................................................................................2.4.4 反应器物料衡算 ........................................................................................................2.4.5 换热器2物料衡算 ....................................................................................................2.4.6 闪蒸罐物料衡算 ........................................................................................................2.4.7 循环混合器物料衡算 ................................................................................................2.4.8 循环压缩机物料衡算 ................................................................................................第三章能量衡算....................................................................................................3.1全流程的能量衡算 ............................................................................................................3.2 单个单元的能量衡算 .......................................................................................................3.2.1 鼓风机热量衡算 ........................................................................................................3.2.2 换热器1能量衡算 ....................................................................................................3.2.3 反应器能量衡算 ........................................................................................................3.2.4 换热器2能量衡算 ....................................................................................................3.2.5 闪蒸罐能量衡算 ........................................................................................................3.2.6 循环压缩机能量衡算 ................................................................................................第四章设备的选型和计算....................................................................................4.1设备选型............................................................................................................................4.1.1 设备简述 ....................................................................................................................4.2 合成塔设计 .......................................................................................................................4.2.1 合成塔筒体设计 ........................................................................................................4.2.2 催化剂层设计 ............................................................................................................4.2.3下换热器 .....................................................................................................................4.2.4 层间换热器 ................................................................................................................1.4文献引用............................................................................................................................30万吨/年合成氨合成工艺设计摘要：氨是人体的基本元素之一，在粮食生产中占据着重要地位，是重要的基础化工产品，在国民经济中有重要地位。
天然气合成氨20万吨合成工段设计说明设计
天然气合成氨20万吨合成工段设计说明设计天然气合成氨20万吨合成工段设计说明书第一章总论 (3)1.1 概述 (3)1.2 氨的性质 (4)1.2.1 氨的物理性质 (4)1.2.2氨的化学性质 (4)1.3 原料气来源 (5)1.4 文献综述 (5)1.4.1 合成氨工业的发展 (6)1.4.2合成氨工业的现状 (6)1.4.3合成氨工业的发展趋势 (6)1.5 设计任务的项目来源 (7)第二章流程方案的确定 (7)2.1 生产原理 (7)2.2 各生产方法及特点 (8)2.3 工艺流程的选择 (9)2.4 合成塔进口气的组成 (11)第三章工艺流程简述 (12)3.1 合成工段工艺流程简述 (12)3.2 工艺流程方框图 (13)第四章工艺计算 (14)4.1 物料衡算 (14)4.1.1设计要求 (14)4.1.2计算物料点流程图 (15)4.1.3合成塔入口气组分 (15)4.1.4合成塔出口气组分 (16)4.1.5合成率 (17)4.1.6氨分离器气液平衡计算 (17)4.1.7冷交换器气液平衡计算 (19)4.1.8液氨贮槽气液平衡计算 (20)4.1.9液氨贮槽物料计算 (23)4.1.10合成系统物料计算 (24)4.1.11合成塔物料计算 (26)4.1.12水冷器物料计算 (27)4.1.13氨分离器物料计算 (28)4.1.14冷交换器物料计算 (28)4.1.15氨冷器物料计算 (30)4.1.16 冷交换器物料计算 (32)4.1.17液氨贮槽物料计算 (34)4.2 热量衡算 (37)4.2.1冷交换器热量计算 (37)4.2.2 氨冷凝器热量衡算 (40)4.2.3循环机热量计算 (42)4.2.4合成塔热量衡算 (44)4.2.5废热锅炉热量计算 (47)4.2.6热交换器热量计算 (48)4.2.7水冷器热量衡算 (50)4.2.8氨分离器热量核算 (52)第五章设备选型及设计计算 (53)5.1 合成塔催化剂层设计 (53)5.2 废热锅炉设备工艺计算 (55)5.2.1计算条件 (55)5.2.2管内给热系数的计算 (55)5.2.3管外给热系数 (59)5.2.4传热总系数K (59)5.2.5传热温差 (59)5.2.6传热面积 (60)5.3 热交换器设备工艺计算 (60)5.3.1计算条件 (60)5.3.2管内给热系数的计算 (61)5.3.3管外给热系数 (63)5.3.4总传热系数 (67)5.3.5传热面积核算 (68)5.4 水冷器设备工艺计算 (68)5.4.1计算条件 (68)5.4.2管内给热系数的计算 (69)5.4.3管外给热系数 (71)5.4.4传热温差 (71)5.4.5传热总系数K (71)5.5 氨冷器设备工艺计算 (72)5.5.1计算条件 (72)5.5.2管内给热系数的计算 (73)5.5.3管外给热系数 (77)5.5.4传热总系数K (77)5.5.5传热温差 (77)5.5.6传热面积 (78)第六章车间布置 (80)第七章“三废”治理及综合利用 (81)7.1 “三废”的产生及污染 (81)7.1.1废气污染危害 (81)7.1.2废水污染危害 (82)7.1.3工业废渣对环境的污染 (83)7.2 “三废”治理原则 (83)结束语 (84)参考文献 (85)附录 (86)物料衡算汇总表 (86)热量计算点图 (89)第一章总论1.1 概述氨是一种重要的含氮化合物。
液氨合成工段工艺设计
2014 届化工原理课程设计设计《年产20万吨天然气合成氨合成段的工艺设计》说明书学生姓名学号所属学院专业班级指导教师二Ｏ一二年十二月年产39万吨天然气合成氨合成段的工艺设计任务书一、设计项目：年产20万吨天然气合成氨合成段的工艺设计二、设计规模：20万吨/年，年生产时间：330三、设计阶段：初步设计四、设计条件与要求1、合成塔进口气体组成（V%）NH3：2.26% H2：58.79% N2：19.55% CH4：17.49% Ar：1.91%2、合成塔出口气体NH3含量：17.8%3、水冷器出口温度：35℃4、合成塔操作压力：30.0MPa五、设计要求和工作量完成设计报告一份六、设计主要内容1、工艺流程设计2、物料衡算3、热量衡算4、主要设备工艺设计与选型化工设计报告（大体章节要求）摘要第一章前言第二章天然气合成氨简介第三章合成氨工艺论证第四章工艺计算4.1物料衡算4.2能量衡算第五章主要设备的工艺计算及选型主要结构参数表第六章设计小结参考文献七、设计主要参考文献《化工原理》；《化工产品手册》；《化工工艺设计手册》；《小氮肥厂工艺设计手册》；《氮肥工艺设计手册》；《小合成氨厂工艺技术与设计手册》；《合成氨》；《无机化工生产技术》等八、设计时间：2012.12.18-2012.12.24目录设计任务书........................................................................................... 错误！未定义书签。
目录.. (III)摘要............................................................................................................................................ - 1 -Abstract ...................................................................................................................................... - 2 -1 正文........................................................................................................................................ - 3 -1.1 氨的性质、用途及重要性.......................................................................................... - 3 -1.1.1 氨的性质.......................................................................................................... - 3 -1.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用.............................................................. - 3 -1.2 合成氨生产技术的发展.............................................................................................. - 4 -1.2.1世界合成氨技术的发展................................................................................ - 4 -1.2.2中国合成氨工业的发展概况........................................................................ - 6 -1.3天然气合成氨转变工序的工艺原理.......................................................................... - 8 -1.3.1 天然气合成氨的典型工艺流程介绍.......................................................... - 8 -1.3.2 天然气合成氨转化工序的工艺原理.............................................................. - 9 -1.3.3合成氨变换工序的工艺原理......................................................................... - 10 -1.4 设计方案的确定....................................................................................................... - 10 -1.4.1 原料的选择................................................................................................... - 10 -1.4.2 工艺流程的选择.............................................................................................- 11 -1.4.3 工艺参数的确定............................................................................................ - 12 -2 设计工艺计算...................................................................................................................... - 14 -2.1 转化段物料衡算........................................................................................................ - 14 -2.1.1 一段转化炉的物料衡算................................................................................ - 15 -2.1.2 二段转化炉的物料衡算................................................................................ - 18 -2.2 转化段热量衡算........................................................................................................ - 21 -2.2.1 一段炉辐射段热量衡算................................................................................ - 21 -2.2.2 二段炉的热量衡算........................................................................................ - 28 -2.3 变换段的衡算........................................................................................................... - 29 -2.3.1 高温变换炉的衡算........................................................................................ - 29 -2.3.2 低温变换炉的衡算........................................................................................ - 32 -2.5 设备工艺计算........................................................................................................... - 34 -结论.......................................................................................................................................... - 38 -致谢.......................................................................................................................................... - 39 -参考文献.................................................................................................................................. - 40 -主要符合说明.......................................................................................................................... - 41 -附录.......................................................................................................................................... - 42 -摘要氨是重要的基础化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
太原理工大学前言《化工设计》课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、各类塔结构等图形。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
本设计就合成车间的工艺生产流程，着重介绍化工设计的基本原理、标准、规范、技巧和经验。
本说明书主要确定优化的工艺流程、工艺条件、设备选型及其他非工艺专业等内容。
在全面介绍化工设计的基础知识上，重点阐述工艺流程设计、物料和能量衡算及车间布置等内容，并结合工艺计算、工程经济，力求体现当今化工设计的水平。
合成氨生产任务设计决定了生产合成氨的规模，设备的要求以及工艺流程的状况。
本设计所采用的方法是半水煤气合成法，其主要原料是煤和氮气，利用煤来生成氢气，而本设计主要是对合成氨合成工段的设计，故所用原料直接采用氮气和氢气，其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，以四氧化三铁为触媒，在485—500℃的高温条件下来制得氨气。
本设计要求要掌握合成塔的工作原理，生产的工艺路线，并能根据工艺指标进行操作计算。
在工艺计算过程中，包含物料衡算，热量衡算及设备选型计算等。
生产的氨的用途和产生的三废在本设计也有所提到，在合成效率方面也有进一步研究。
摘要合成氨生产任务设计决定了生产合成氨的规模，设备的要求以及工艺流程的状况。
本设计所采用的方法是半水煤气合成法，其主要原料是煤和氮气，利用煤来生成氢气，而本设计主要是对合成氨合成工段的设计，故所用原料直接采用氮气和氢气，其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，以四氧化三铁为触媒，在485—500℃的高温条件下来制得氨气。
本设计要求要掌握合成塔的工作原理，生产的工艺路线，并能根据工艺指标进行操作计算。
在工艺计算过程中，包含物料衡算，热量衡算及设备选型计算等。
生产的氨的用途和产生的三废在本设计也有所提到，在合成效率方面也有进一步研究。
[关键词]：半水煤气合成法合成塔催化剂目录符号说明 (7)第一章总论 (8)1.1 概述 (8)1.2 氨的性质 (8)1.2.1 氨的物理性质 (8)1.2.2 氨的化学性质 (9)1.3 原料气来源 (9)1.4 文献综述 (10)1.4.1 合成氨工业的发展 (10)1.4.2 合成氨工业的现状 (11)1.4.3 合成氨工业的发展趋势 (11)1.5 设计任务的项目来源 (12)第二章流程方案的确定 (12)2.1 生产原理 (12)2.2 各生产方法及特点 (12)2.3 工艺流程的选择 (14)2.4 合成塔进口气的组成 (16)第三章工艺流程简述 (17)3.1 合成工段工艺流程简述 (17)3.2 工艺流程方框图 (18)第四章工艺计算 (19)4.1 物料衡算： (19)4.1.1设计要求： (19)4.1.2计算物料点流程图： (19)4.1.3合成塔入口气组分： (20)4.1.4合成塔出口气组分： (21)4.1.6氨分离器气液平衡计算： (22)4.1.7冷交换器气液平衡计算： (24)4.1.8液氨贮槽气液平衡计算： (25)4.1.9液氨贮槽物料计算： (28)4.1.10合成系统物料计算: (29)4.1.11合成塔物料计算： (31)4.1.12水冷器物料计算： (32)4.1.13氨分离器物料计算： (33)4.1.14冷交换器物料计算： (33)4.1.15氨冷器物料计算： (35)4.1.16 冷交换器物料计算： (37)4.1.17液氨贮槽物料计算: (39)4.2 热量衡算： (42)4.2.1冷交换器热量计算： (42)4.2.2氨冷凝器热量衡算： (45)4.2.3循环机热量计算： (48)4.2.4合成塔热量衡算： (50)4.2.5废热锅炉热量计算： (52)4.2.6热交换器热量计算： (54)4.2.7水冷器热量衡算： (55)4.2.8氨分离器热量核算： (57)第五章设备选型及设计计算 (59)5.1 合成塔催化剂层设计： (59)5.2 废热锅炉设备工艺计算： (61)5.2.1计算条件 (61)5.2.2管内给热系数的计算 (61)5.2.3管外给热系数 (65)5.2.4传热总系数K (65)5.2.5传热温差 (65)5.2.6传热面积 (66)5.3 热交换器设备工艺计算: (66)5.3.1计算条件 (66)5.3.2管内给热系数的计算 (67)5.3.3管外给热系数 (69)5.3.4总传热系数 (73)5.3.5传热面积核算 (73)5.4 水冷器设备工艺计算： (74)5.4.1计算条件 (74)5.4.2管内给热系数的计算 (74)5.4.3管外给热系数 (76)5.4.4传热温差 (77)5.4.5传热总系数K (77)5.5 氨冷器设备工艺计算: (78)5.5.1计算条件 (78)5.5.2管内给热系数的计算 (78)5.5.4传热总系数K (82)5.5.5传热温差 (82)5.5.6传热面积 (82)第六章车间布置 (84)第七章“三废”治理及综合利用 (85)7.1 “三废”的产生及污染 (85)7.1.1废气污染危害 (86)7.1.2废水污染危害 (87)7.1.3工业废渣对环境的污染 (87)7.2 “三废”治理原则 (88)结束语 (88)参考文献： (89)附录： (90)物料衡算汇总表 (90)热量计算点图 (94)符号说明-----V kmol 气体摩尔质量， -----d m 管道直径， -----,L kmol 液体摩尔质量 -----G 气液百分数 2-----/g m s 重力加速度， 3-----Nm 标准立方米 -----K 平衡常数-----F 进料量 -----l m 长度，-----p C 比热容 -----m kg 质量，-----Q KJ 热量， -----/M kg kmol 摩尔质量，-----/I KJ kg 冷凝热， -----n 数量-----K 绝热指数 -----p MPa 压强，-----N KW 压缩功， -----r m 半径，-----Z 压缩系数 -----/R H KJ kmol 反应焓，-----T 温度，℃ 2-----F m 传热面积，3-----V m 体积， ()2-----/KJ m h α⋅传热系数，-----m Φ直径， -----y 气相摩尔分数-----/W kg h 重量流量， -----/()KJ m h λ⋅⋅导热系数，℃-----λ摩擦系数 -----a c P s P μ⋅粘度，或Pr-----普兰特常数 3-----/kg m ρ密度，-----/Q KJ h 热负荷， 2-----()/R m h KJ ⋅⋅污垢系数，℃ -----x 液相摩尔分数第一章总论1.1 概述氨是一种重要的含氮化合物。
氮是蛋白质质中不可缺少的部分，是人类和一切生物所必须的养料；可以说没有氮，就没有蛋白质，没有蛋白质，就没有生命。
大气中存在有大量的氮，在空气中氨占78％（体积分数）以上，它是以游离状态存在的。
但是，如此丰富的氮，通常状况下不能为生物直接吸收，只有将空气中的游离氮转化为化合物状态，才能被植物吸收，然后再转化成人和动物所需的营养物质。
把大气中的游离氮固定下来并转变为可被植物吸收的化合物的过程，称为固定氮。
目前，固定氮最方便、最普通的方法就是合成氨，也就是直接由氮和氢合成为氨，再进一步制成化学肥料或用于其它工业。
在国民经济中，氨占有重要地位，特别是对农业生产有着重大意义。
氨主要用来制作化肥。
液氨可以直接用作肥料，它的加工产品有尿素、硝酸铵、氯化氨和碳酸氢氨以及磷酸铵、氮磷钾混合肥等。
氨也是非常重要的工业原料，在化学纤维、塑料工业中，则以氨、硝酸和尿素作为氮元素的来源生产己内酰胺、尼龙-6、丙烯腈等单体和尿醛树脂等产品。
由氨制成的硝酸，是各种炸药和基本原料，如三硝基申苯，硝化甘油以及其它各种炸药。
硝酸铵既是优良的化肥，又是安全炸药，在矿山开发等基本建设中广泛应用。
氨在其他工业中的应用也非常广泛。
在石油炼制、橡胶工业、冶金工业和机械加工等部门以及轻工、食品、医药工业部门中，氨及其加工产品都是不可缺少的。
例如制冷、空调、食品冷藏系统大多数都是用氨作为制冷剂。
1.2 氨的性质1.2.1 氨的物理性质氨在常温下是无色气体，比空气轻，具有刺激性臭味，能刺激人体感官粘膜空气中，含氨大于0.01％时即会引起人体慢性中毒。
气态氨易溶于水，成为氨水，氨水呈弱碱性。
氨在水中的溶解度随压力增大而降低。
氨水在溶解时放出大量热。
氨水中的氨极易挥发。
常压下气态氨需冷却到-33.35 ℃（沸点）才能液化。
而在常温下需加压到0.87MPa 时才能液化。
液氨为无色液体，气化时吸收大量的热。
1.2.2 氨的化学性质⑴ 氨与氧在催化剂作用下生成氮的氧化物,并能进一步与水作用,制得硝酸：3224546NH O NO H O +→+⑵ 氨与酸或酐反应生成盐类,是制造氮肥的基本反应：3244242)NH H SO NH SO +=（3343 NH HNO NH NO +=34 NH HCl NH Cl +=334424NH H PO NH H PO +=⑶ 氨与二氧化碳作用生成氨基甲酸铵,进一步脱水成为尿素：32422NH CO NH COONH +=()42222NH COONH CO NH H O =+⑷ 氨与二氧化碳和水作用,生成碳酸氢铵：32243NH CO H O NH HCO ++=(5) 氨可与盐生成各种络合物，如CuCl 2•6NH 3、CuSO 4•4NH 3。
氨与空气(或氧)的混合气,在一定浓度范围内能发生剧烈的氧化作用而爆 炸。
在常温常压下，氨与空气爆炸极限为15%～28%(NH 3)。
100℃，0.1 MPa 下，爆炸极限为14.5%～29.5%(NH 3)。
1.3 原料气来源原料气主要有两部分：氮气、氢气。
氮气主要是从空气中提取。
氢气是从半水煤气中提取的，以煤为原料，在一定的高温条件下通入空气、水蒸气或富氧空气-水蒸气混合气，经过一系列反应生成含有一氧化碳、二氧化碳、氢气、氮气、及甲烷等混合气体的过程。
在气化过程中所使用的空气、水蒸气或富氧空气-水蒸气混合气等称为汽化剂。
这种生成的混合气称为煤气。
煤气的成分取决于燃料和汽化剂的种类以及进行汽化的条件。
根据所用汽化剂的不同，工业煤气可分为下列四种：空气煤气：以空气为汽化剂制取的煤气，又称为吹风气。