产五万吨合成氨合成工段工艺设计方案
合成氨工艺设计
合成氨工艺设计摘要：介绍了不同原料的合成氨和合成氨各个工段工艺流程，指出了我国合成氨工艺技术现状及其未来发展趋势，认为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。
关键词：合成氨；发展现状；发展趋势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”。
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”。
一、不同原料合成氨工艺流程1、以固体燃料（煤或焦炭）为原料的合成氨的简要生产过程煤或焦炭造气脱硫 CO变换精制脱CO2压缩合成合成尿素氨尿素2、以天然气或轻油为原料的合成氨的简要生产过程天然气或轻油脱硫一段转化二段转化CO高变CO低变压缩甲烷化脱CO2合成合成尿素氨尿素3、以重油为原料的合成氨的简要生产过程重油油气化除炭黑脱硫 CO变化空气空分脱CO2液氨洗涤合成尿素尿素压缩合成氨二、合成氨各工段工艺流程（以煤为原料）1、造气工段（间歇式气化过程在固定床煤气发生炉中进行的）（1）五个阶段：①吹风阶段：吹入空气，提高燃料层温度，吹风气放空。
工艺流程：空气—煤气炉底部—燃料层—炉顶—上旋风除尘器—废热锅炉—烟囱放空或送吹风气系统回收。
②一次上吹制气阶段：自下而上送入水蒸汽进行气化反应，燃料层下部温度下降，上部升高。
工艺流程：水蒸汽和加氮空气—煤气炉底部—燃料层—炉顶—上旋风除尘器—废热锅炉—洗气箱—洗气塔—煤气总管—气柜③下吹制气阶段：水蒸汽自上而下进行反应，使燃料层温度趋下均衡。
产万吨合成氨合成工段工艺实施方案
目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 引言 (2)1.1 氨地基本用途 (2)1.2 合成氨技术地发展趋势 (3)1.3 合成氨常见工艺方法 (4)1.3.1 高压法 (4)1.3.2 中压法 (4)1.3.3 低压法 (4)1.4 设计条件 (5)1.5 物料流程示意图 (5)2 物料衡算 (6)2.1 合成塔入口气组成 (6)2.2 合成塔出口气组成 (7)2.3 合成率计算 (8)2.4 氨分离器出口气液组成计算 (8)2.5 冷交换器分离出地液体组成 (11)2.6 液氨贮槽驰放气和液相组成地计算 (12)2.7 液氨贮槽物料衡算 (14)2.8 合成循环回路总物料衡算 (15)3 能量衡算 (26)3.1 合成塔能量衡算 (26)3.2废热锅炉能量衡算 (29)3.3 热交换器能量衡算 (30)3.4 软水预热器能量衡算 (31)3.5 水冷却器和氨分离器能量衡算 (32)3.6 循环压缩机能量衡算 (33)3.7 冷交换器与氨冷器能量衡算 (35)3.8 合成全系统能量平衡汇总 (37)4 设备选型及管道计算 (38)4.1 管道计算 (38)4.2 设备选型 (41)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)年产五万吨合成氨合成工段工艺设计摘要：本次课程设计任务为年产五万吨合成氨工厂合成工段地工艺设计，氨合成工艺流程一般包括分离和再循环、氨地合成、惰性气体排放等基本步骤，上述基本步骤组合成为氨合成循环反应地工艺流程.其中氨合成工段是合成氨工艺地中心环节.新鲜原料气地摩尔分数组成如下：H273.25%，N225.59%，CH41.65%,Ar0.51%合成操作压力为31MPa，合成塔入口气地组成为NH3(3.0%),CH4+Ar(15.5%),要求合成塔出口气中氨地摩尔分数达到17%.通过查阅相关文献和资料，设计了年产五万吨合成氨厂合成工段地工艺流程，并借助CAD技术绘制了该工艺地管道及仪表流程图和设备布置图.最后对该工艺流程进行了物料衡算、能量衡算，并根据设计任务及操作温度、压力按相关标准对工艺管道地尺寸和材质进行了选择.关键词：物料衡算，氨合成，能量衡算The Design of 50kt/a Synthetic Ammonia ProcessAbstract:There are many types of Ammonia synthesis technology and process,Generally,they includes ammonia synthesis, separation and recycling,inert gases Emissions and other basic steps, Combining the above basicstepsturnning into the ammonia synthesis reaction and recycling process , inwhich ammonia synthesis section is the central part of a synthetic ammoniaprocess.The task of curriculum design is theammonia synthesis section of an annualfifty thousand tons synthetic ammonia plant . The composition of fresh feedgas is: H2(73.77%),N2(24.56%),CH4(1.27%),Ar(0.4%), the temperature is35℃, the operating pressure is 31MPa, the inlet gas composition of theReactor is : NH3(3.0%),CH4+Ar(15.7%),it Requires the mole fraction ofammonia reacheds to 16.8% of outlet gas of synthesis reactor. By consultingthe relevant literature and information,we designed the ammonia synthesissection of an annual fifty thousand tons synthetic ammonia plant, with thehelp of CAD technology,we designed piping and instrument diagram andequipment layout. Finally,we did the material balance accounting ,and theenergy balanceaccounting of the process, also we selected piping size andmaterial according to the design operation of temperature, pressure andrelevant standards .Keywords:ammonia synthesis section material balance accountingenergy balanceaccounting1 引言1.1 氨地基本用途氨是基本化工产品之一，用途很广.化肥是农业地主要肥料，而其中地氮肥又是农业上应用最广泛地一种化学肥料，其生产规模、技术装备水平、产品数量，都居于化肥工业之首，在国民经济中占有极其重要地地位.各种氮肥生产是以合成氨为主要原料地，因此，合成氨工业地发展标志着氮肥工业地水平.以氨为主要原料可以制造尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵等氮素肥料.还可以将氨加工制成各种含氮复合肥料.此外，液氨本身就是一种高效氮素肥料，可以直接施用，一些国家已大量使用液氨.可见，合成氨工业是氮肥工业地基础，对农业增产起着重要地作用.我国地氮肥工业自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, 现已掌握了以焦炭、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、尿素地技术, 形成了特有地煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存地生产格局.目前我国合成氨氮肥厂有大中小型氮肥装置近千个, 大型氮肥装置重复引进32 套, 国产化装置超过20套, 中型装置近百套, 小型装置约600 套, 合成氨生产能力达到4500万t /a.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地能力, 今后发展重点是调整原料和产品结构, 进一步改善经济性.只有通过科技进步对经济增长地贡献率来实现, 这也是今后发展合成氨氮肥工业新地增长点.合成氨工业是氮肥工业地基础, 在国民经济中占有重要地地位.我国大多数合成氨企业地煤制气技术沿用固定床水煤气炉, 炉型老化、技术落后、能源利用率低、原料价格高, 是当前急需进行技术改造地重点.目前合成氨工业地发展方向是优化原料路线, 实现制氨原料地多元化, 引进先进地煤气化工艺制取合成气, 降低产品成本, 改善生产环境; 同时研究开发简单可行, 又可就地取得原料制取合成气地洁净煤气化技术, 这也是我国目前占氮肥生产总量60% 左右地中小型氮肥厂亟待要解决地问题.在这种背景下，该项目以“年产5万吨合成氨合成工段工艺设计”为设计课题，对合成氨合成工段地各种工艺条件和设备选型等进行深入地研究.1.2 合成氨技术地发展趋势由于石油价格地飞涨和深加工技术地进步,以“天然气、轻油、重油、煤”作为合成氨原料结构、并以天然气为主体地格局有了很大地变化.基于装置经济性考虑,“轻油”和“重油”型合成氨装置已经不具备市场竞争能力, 绝大多数装置目前已经停车或进行以结构调整为核心内容地技术改造.其结构调整包括原料结构、品质构调整.由于煤地储量约为天然气与石油储量总和地10倍,以煤为原料制氨等煤化工及其相关技术地开发再度成为世界技术开发地热点, 煤有可能在未来地合成氨装置原料份额中再次占举足轻重地地位, 形成与天然气共为原料主体地格局.根据合成氨技术发展地情况分析, 估计未来合成氨地基本生产原理将不会出现原则性地改变, 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”地基本目标,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”等方面进行技术地研究开发.大型化、集成化、自动化, 形成经济规模地生产中心、低能耗与环境更友好将是未来合成氨装置地主流发展方向.在合成氨装置大型化地技术开发过程中, 其焦点主要集中在关键性地工序和设备, 即合成气制备、合成气净化、氨合成技术、合成气压缩机.在低能耗合成氨装置地技术开发过程中, 其主要工艺技术将会进一步发展.第一,以“油改气”和“油改煤”为核心地原料结构调整和以“多联产和再加工”为核心地产品结构调整, 是合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”地有效途径.第二,实施与环境友好地清洁生产是未来合成氨装置地必然和惟一地选择.生产过程中不生成或很少生成副产物、废物, 实现或接近“零排放”地清洁生产技术将日趋成熟和不断完善.第三,提高生产运转地可靠性, 延长运行周期是未来合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”地必要保证.有利于“提高装置生产运转率、延长运行周期”地技术, 包括工艺优化技术、先进控制技术等将越来越受到重视.1.3 合成氨常见工艺方法氨地合成是合成氨生产地最后一道工序，其任务是将经过精制地氢氮混合气在催化剂地作用下多快好省地合成为氨.对于合成系统来说，液体氨即是它地产品.工业上合成氨地各种工艺流程一般以压力地高低来分类.1.3.1高压法操作压力70～100MPa，温度为550～650℃.这种方法地主要优点是氨合成效率高，混合气中地氨易被分离.故流程、设备都比较紧凑.但因为合成效率高，放出地热量多，催化剂温度高，易过热而失去活性，所以催化剂地使用寿命较短.又因为是高温高压操作，对设备制造、材质要求都较高，投资费用大.目前工业上很少采用此法生产.1.3.2中压法操作压力为20～60MPa，温度450～550℃，其优缺点介于高压法与低压法之间，目前此法技术比较成熟，经济性比较好.因为合成压力地确定，不外乎从设备投资和压缩功耗这两方面来考虑.从动力消耗看，合成系统地功耗占全厂总功耗地比重最大.但功耗决不但取决于压力一项，还要看其它工艺指标和流程地布置情况.总地来看，在15～30Pa地范围内，功耗地差别是不大地，因此世界上采用此法地很多.1.3.3低压法操作压力10MPa左右，温度400～450℃.由于操作压力和温度都比较低，故对设备要求低，容易管理，且催化剂地活性较高，这是此法地优点.但此法所用催化剂对毒物很敏感，易中毒，使用寿命短，因此对原料气地精制纯度要求严格.又因操作压力低，氨地合成效率低，分离较困难，流程复杂.实际工业生产上此法已不采用了.合成氨工艺流程大概可以分为：原料气地制备；原料气地净化；气体压缩和氨地合成四大部分.1.4设计条件(1)生产能力：液氨产量为50kt/a.(2)新鲜氮氢气组成如下表：(3)合成塔入口气：为3.0%，为15.5%.(4)合成塔出口气：为17%.(5)合成操作压力：31MPa.(6)新鲜气温度：35.(7)其他部位地温度和压力，见流程图.(8)水冷却器地冷却器温度：25.(9)以下各项再计算中，有些部位略去不计.(i)溶解液氨中地气体量；(ii)部分设备和管道地阻力；(iii)部分设备和管道地热损失.1.5物料流程示意图流程简介：在油分离器出口地循环气中补充从净化工序送来地新鲜氮氢气，进入冷交换器和氨冷器进一步冷却，使其中地氨气绝大部分被冷凝分离出去.循环气进入合成塔，进塔走塔内间隙，温度稍升高，引出到外部热交换器再次升高温度.第二次入合成塔，经塔内热交换器加热并在催化作用下发生合成反应，温度升高出塔后一次经废热锅炉、热交换器和软水预热器回收热量，然后再经水冷却器冷却，使气体中部分氨液化，进到氨分离器分离出液氨.气体则进入循环压缩机补充压力形成循环回路.在油分离器出口补充了新鲜氮氢气入冷交换器.从冷交换器中地氨分离器分离出地液氨与由氨分离器分出地液氨汇合入液氨贮槽.由于液氨贮槽压力降低，则溶于液氨地气体和部分氨被闪蒸出来，即所谓驰放气送出另外处理.另外为限制循环气中惰气含量地积累，使其浓度不致于过高，故在氨分离器后放出一部分循环气，成为放空气.从整个系统而言，进入系统地是新鲜氮氢气，离开系统地是产品液氨、驰放气、和空气.图1.1 氨合成工序物料流程示意图1—新鲜氮气；12—放空气；20—驰放气；21—产品液氨为计算方便起见，在流程图中各不同部位地物料，用数字编号表示.2 物料衡算以1t氨为基准.2.1 合成塔入口气组成(摩尔分数)(3点)已知入口气地NH3和CH4+Ar浓度，并假定氢与氮地比例为3.因此NH3: (已知)H2:N2:CH4:Ar:入塔气组成列入下表(包括3,4,5点)2.2 合成塔出口气组成(6点)假定入塔器为100kmol,列方程求解.氨生成量：根据反应式，在合成塔内，气体总物质地量地减少，应等于生成氨地物质地量.因此可写成联立方程：生成地氨地物质地量(1)总物质地量地减少量(2)联立解出或---合成塔中生成地氨，kmol式中：nNH3---入口气总物质地量，kmoln3---出口气总物质地量，kmoln6---合成塔入口氨摩尔分数y3,NH3---合成塔出口氨摩尔分数y6,NH3将已知数据代入，则出塔气总物质地量所以出塔气组成(6点)NH 3: (已知) H 2:CH 4:N 2:Ar:出塔气组成列入下表(包括6,7,8,9,10点)2.3 合成率计算反应掉地N 2，H 2与入塔气中地N 2，H 2气之比.按下式计算. 合成率2.4氨分离器出口气液组成计算设合成反应后在水冷器内部分氨被液化，气液已达到相平衡.进入氨分离器地物料为气液混合物，物量为F ，物料组成为F 1；分离器出口气相组分为y i ，气量为V;分离器出口液相组分为x i ，液量为已知进口物料组成F i ,即合成出口气组成，前已求出. 假定F=1kmol对于每个组分地物料平衡：(1)根据气液平衡关系(2)为各组分地相平衡常数.式中：mi把式(2)代入式(1)得或(3)式中：Li为液相中各组分地量.总液量(4)液体组分地摩尔分数(5)气体总量(6)气体组分含量，按(2)式(7)对以上各式求解，需用试差法，现采用直接迭代法进行计算.已知分离器入口气液混合物组成即6点值.)查℃，下各组分地相平衡常数(mi先设，假定入口气液混合物量并假定.以代入式(3)计算，计算结果如下.液相中各组分地量：液相总量：分离后气相总量：计算气液比：误差设，计算得误差设，计算得误差设，计算得误差以代入式(3)计算，计算结果如下：计算得误差在允许范围之内，假定值可以认定.液体组成(摩尔分数)：按计算，计算结果列入下表：表2.1 氨分离器出口液体组成(17点)分离后气体组成：计算:NH3同法计算其他组分，结果列入下表.表2.2 氨分离器出口气体组成(11,12,13,14,15点)2.5 冷交换器分离出地液体组成(18点)由于从氨分离器出口气．经循环机和油分离器后进入冷交换器系统，此前已有部分气体放空并补充了新鲜气，因此气量和其组成均发生了变化.而冷交换器出口气即是合成塔入口气，其组成已在前面算出.因此在冷交换器中地氨分离器分离出地液氨，应与出口气成平衡，由气液平衡关系可以求出.其关系式为从手册差得在操作条件下( ℃， )地相平衡常数 如下表：冷交换器出口液体组成，根据 计算.计算结果列入下表(18点)：2.6 液氨贮槽驰放气和液相组成地计算氨分离器出口液氧(17点)与冷交换器地氨分出口液氨(18点)汇合于贮槽(19点) 由于减压，溶在液氨中地气体会解析出来和部分氧地蒸发气形成弛放气.水冷后地氨分离嚣分离地液氨占总量地摩尔分数G 可由下式计算：代入已知数据：， ，取G=53.3%则氨分离器地分离液氨占53.3%，冷交换器分离液氨占46.7%. 根据物料衡算按下式计算混合后液氨组成.计算结果列入下表(19点)根据氨贮槽地压力 ℃， 差得气液平衡常数，如下表 V,y ii在液氨贮槽中，类似于闪蒸过程，仍按氨分离器地计算方法，假定一个V/L初值，经过试差，求得计算结果，如下表.现按试差最后地V/L值，具体计算如下.设代入下式.(假定入槽液量)则液氨中各组分地物质地量：误差以代入式(3)计算，计算结果如下：计算得误差在允许范围之内，假定值可以认定.液体组成(摩尔分数)：按计算.:NH3其它组分计算结果列入下表(21点，产品液氨组成)驰放气气体组成：计算:NH3其它组分计算结果列入下表(20点，驰放气组成)2.7液氨贮槽物料衡算以液氨贮槽出口1t纯液氨为基准，折成标准状况下地气体体积，以m3为单位计，则其中各组分地体积，按:NH3:H2N:2: yeCH4Ar:液氨贮槽驰放气体积，按计，则驰放气体积：:NH3:H2N 2: CH 4: Ar: 液氨贮槽出口总物料体积：因此入口总物料也应与出口相等：入口物料各组分体积按 计算，结果为： NH 3: H 2: N 2: CH 4: Ar:由计算，计算结果列入下表： 结果与 基本相同.2.8 合成循环回路总物料衡算(各个部位物料量)(1)对整个回路做衡算，可求出补充新鲜气量V 1，放空气量V 12，一级合成塔进气量V 3和出气量V 6.合成循环回路可简化如下示意图.V 补=V 1 V 放=V 12 V 驰=V图2.1 合成循环回路简图以1t产品氨为基准，即等于1319.2433m3(液氨折成标准状况下气体体积).为方便计算，把前已算得已知数据列入下表：(2)首先列出以下元素平衡和总物料平衡方程(式中液氨忽略溶解物，以100% NH3计)氢平衡：以体积量计算(下同)(1)氮平衡：(2)惰气平衡：(3)氨平衡：合成塔内生成地氨应等于排出地氨(4)总物料平衡：合成反应后进出口气体体积减少了V3- V6(5)把式(1)与式(2)合并，将已知数据代入式(1)与式(2) 式(1)：(1)’式(2)：(2)’式(1)’加式(2)’得：(6) 数据代入式(3)得：(3)’将式(3)’与式(6)联立解得：将已知数据V1和V12地值代入式(4)与式(5).式(4)：(4)’式(5)：(5)’(4)’与(5)’联立解得：(3)合成塔进出口物料量(各组分地量)a. 入塔总物料量：其中各组分地量按照计算.b. 出塔总物料量，其中各组分量按照计算.(4)废热锅炉出口，热交换器出口和软水预热器出口物料，组成未发生变化与合成出口相同，即(5)水冷却器和氨分离器物料量a．水冷却器入口气即软水预热器出口气V.9水冷却器出口总物料未发生变化.由于有部分氨被液化，出口物料实际为气液混合物.其总量和总组成与入口完全一致.即经氨分离器后，分为气相和液相两股物料.即(L量暂以气体体积计)l7按前面氨分器气液平衡算得气液比：和由以上两式可以解得L换算成质量17b. 氨分离器出口气体组分地体积，按计算.氨分离器出口液体组分地量，按计算.(6)循环机入口V13和出口V14：由流程图上表明进入循环机之前，有放空气放出.所以其中各组分地量按照计算.放空气中各组分地量：按计算.(7)冷交换器进出口物料a. 进气量：V2=循环机出口加上补充气地量即b. 补充气中各组分地量：按计算.c. 冷交换器入口气体各组分地量：按计算.d. 冷交换器入口气体组成(2点)：按照计算.：其他组分地计算结果如下表(2点)e. 冷交换器出口气体地量V3合成塔入口气体地量其中各组分地量按计算.f. 冷交换器出口液氨地量：它是进出口气体体积之差.其中分组分地量按计算.g. 液氨贮槽物料衡算(均以标准状况下气体体积计)进入贮槽地液氨量：贮槽中排除产品液氨地量：(标准状况)结果与计算基准基本一致.(8)物料衡算结果汇总如下：(以下物料量均在标准状况下，按1t,NH计算.)3补充新鲜气(1点)氨冷器入口气(2点)合成塔进出口(3,4,5点)合成塔出口(6,7,8,9点)水冷却器出口(10点)(气液混合，以气体计)氨分离器出口气体(11点)放空气(12点)循环压缩机进出口气(13,14点)氨冷器进出口(15,16点)(气液混合)氨分离器液体出口(17点)冷交换器液体出口(18点)两股液氨合并(19点)驰放气(20点)产品液氨(21点)(9)各部位地物料组成和数量，分别列表如下.其中把以1t氨为基准地量，这算为按生产量每小时地氨产量为6.625t地体积(m3/h)和其物质地量(kmol/h)作为能量衡算依据.表2.3 合成塔一次入(3点)，一次出(4点)，二次入(5点)表2.4 合成塔出口(6点和7,8,9，10点)表2.5 氨分离器出口气(11点)表2.6 循环机入，出口(13,14点)表2.7 放空气(12点)表2.8新鲜补充气(1点)表2.9 冷交换一入(2点)，一出(15点)，二入(16点)表2.10 氨分离器出口液氨(17点)表2.11 冷交换器出口液氨(18点)表2.12 驰放气组成(20点)表2.13 液氨贮槽入口(19点)表2.14 产品液氨(21点)3 能量衡算根据已知条件和物料衡算结果，对整个系统地各个设备进行能量衡算.从回路中任何一个设备开始计算均可.现从合成塔开始，逐次对各单元设备进行能量衡算.3.1 合成塔能量衡算计算基准：以小时产量(单位为kmol/h)为基准.温度基准为O ℃(热力学温度273.2 K ，计算中涉及地温度实为温差).Q 3Q 5 Q 6Q 4K损图3.1 合成塔能量平衡示意图热平衡式：损式中：Q3，Q4，Q5，Q6均为显热，需热容数据.计算中先按常压下求取，然后再进行压力校正.(利用普遍化热容差校正图) (1)合成塔一次入塔气带入热量Q3根据合成塔一次入气③，℃,求得)(2)合成塔二次入塔气带入热量Q5由已知t5= 180℃，p5= 30.8 MPa求得(3)合成塔一次出塔气带出热量Q4由已知t4= 50℃，p4= 30.9 MPa求得(4)合成塔二次出塔气带出热量Q6由已知t6= 360℃，p6= 30 MPa求得(5)合成反应热QR反应热数值，由《小氮肥工艺设计手册》查图取：-HR =53509.86J/mol NH3由物料衡算知，塔内反应生成氨为则合成反应热为热平衡．减差值为热损失损占总收入热损总根据经验，此数据是合理地.合成塔内温升核算：由于二次入塔温度为180℃，经过反应后，温度升高后地数值，应为出口气体温度.按下速公式进行核算损式中：为进出口平均摩尔定压热容；，氨净值；,入塔气量.℃则与设定地出口温度360℃相差无几，可以认为计算正确.表3.1 合成塔能量平衡汇总表3.2废热锅炉能量衡算通过衡算，可求得废热锅炉热负荷，从而可知生产蒸汽量. (1)入口气带入热Q 6(2)出口气带出热Q 7按前速方法求取摩尔定压热客C p ，m 由t 7=250℃，p 7=29.2 MPa求得 Q 7= 24306972kJ/h(3)废热锅炉热负荷(4)可副产蒸汽量设定软水温度为90℃，其焓 水 ，饱和蒸汽压力为1.3 MPa(绝)，其焓 汽 如考虑2%地热损失，则由热平衡，可求得蒸汽量： 汽 水软水带入热量为1634490kJ/h 蒸汽带出热量为12069084kJ/h热损失为表3.2 废热锅炉能量平衡汇总表7 损3.3 热交换器能量衡算冷、热气体地热量，已有三项由合成塔和废热锅炉地能量衡算确定.此处计算目地是确定出口热气体地温度t 8.(1)冷气体(即合成一次出塔气)带入热量图3.3热交换器能量平衡示意图(2)冷气体(即合成二次入塔气)带出热量(3)热气体(即废热锅炉来气)带入热量 (4)热气体出口带出热量忽略热损失根据此值，按显热计算，求得出口温度为115℃.表3.3 热交换器能量平衡汇总表3.4 软水预热器能量衡算通过衡算，可以算出可能回收地热量和可预热地软水量作为锅炉给水.(1)热气体(从热交器来气)带入热量(2)热气体(去水冷却器)带出热量设定温度为℃，图3.4 软水预热器能量平衡示意图通过计算和查图，求得算得(3)热负荷(可回收地热量，忽略热损失)(4)软水量假定来水温度为25℃，预热到90℃，则软水量除供给废热锅炉外，还可送出.软水带入热：1219252kJ/h软水带出热：4389310kJ/h表3.4 软水预热器能量平衡汇总表3.5 水冷却器和氨分离器能量衡算图3.5 水冷却器和按分离器能量平衡示意图通过能量衡算，可求出水冷移出地热量和冷却水消耗量.假定氨分离器无温度和热量变化，忽略热损失，故与水冷器作为一个系统计算，并假定水冷器为套管冷却嚣.(l)气体带入热Q9由软水预热器计算得(2)气体带出热由物料衡算知气体量为算得：(3)液氨带出热由手册查得35℃时，液氨比热容为4.8988kJ/(kg·K)由物料衡算知氨分离器，液体排出量每小时为其中氨量为210.5502kmol/h，溶解地气体为9.5018kmol/h 算得液体带出热：而溶解气带出热：总带出热：(4)液氨冷凝放出热由手册查得，氨地冷凝热为1123.9583kJ/kg算得：凝(5)冷却水移出热Q水水凝(6)需要冷却水量W取冷却水温度为25℃，升高到35℃.则水出入表3.5 水冷却器能量汇总表3.6 循环压缩机能量衡算(1)循环压缩机出口温度计算可以认为是绝热压缩过程，出口气体温度会因压缩而升高.己知入口气体温度为35入口压力为28.6 MPa出口压力为31.8 MPa由手册查得各组分地绝热指数以及进气组成列入下表:混合气体地绝热指数，按下述公式计算.K=1.3787出入出入℃(2)进口气体带入热Q13由物料衡算知，氨分离器来气有部分放空，进入循环压缩机地气量每小时为2589.2684kmol/h.摩尔定压热容与氨分出口地相同计算得(3)出口气带出热Ql4经计算：则(4)绝热压缩提供能(5)绝热功校核按下述公式计算压缩功率：已知：，，查得：，进口气体实际状态地流量应为所以折成每小时地热量：结果此误差不大，可以认为计算是平衡地，实际压缩功率应为715984/3600=198.88kW3.7 冷交换器与氨冷器能量衡算现将两个设备作为一个系统进行能量衡算对象.图3.6 冷交换器与氨冷器能量平衡示意图能量平衡式：液冷，通过衡算，过程中，氨冷器使循环气中地氨大部分被液化，液化放出热量Q液可求得氨冷器地冷冻量.(1)热气体(循环机来)带入热Q14经计算和查图，摩尔定压热容。
年产5万吨硝酸铵中和工段设计
年产5万吨硝酸铵中和工段设计编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（年产5万吨硝酸铵中和工段设计）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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最后最您生活愉快～O(∩_∩)O ~年产5万吨硝酸铵中和工段设计目录摘要硝酸铵，简称硝铵，是无色无臭的透明结晶或呈白色的小颗粒，有潮解性化学物品. 硝酸铵的用途很广泛,主要用来做铵油药，铵油药性能好，爆速度高，使用成本低，广泛应用于矿山开采、建筑施工、铁路和公路修建、农田水利建设以及石化、化工、冶金、化纤、医药、日化等领域。
本设计遵循“技术成熟,工艺先进、设备配置科学、环保安全、经济效益"等原则，在比较国内外各种先进生产方法、工艺流程和设备配置基础上，选用的是从硝酸和氨气出发经过中和反应、两段蒸发、结晶制得到产品硝酸铵的工艺路线生产。
此工艺既可以节省附加设备的费用,又可降低采用压力输送反应物料的电能消耗，是较为理想的工艺.本设计的重点是生产工艺设计论证、工艺计算及设备设计选型,附有带控制点的工艺流程图,主要生产设备结构尺寸图，生产车间的设备配置图。
最后部分考虑环境保护和劳动安全，以达到减少“三废"排放，加强“三废"治理，确保安全生产，消除并尽可能减少工厂生产对职工的伤害.关键词：硝酸铵工艺设计工艺计算设备选型ABSTRACTAmmonium nitrate is a colorless， non-odorous transparent crystal or show white small particles chemicals of deliquesce properties . Ammonium nitrate uses very extensive， mainly used for oil medicine, ammonium ammonium oil medicine performance is good， blasting high speed， use cost low, widely used in mining， construction, railway and highway construction， construction of farmland irrigation and water conservancy and petrochemical， chemical industry, metallurgy, chemical fiber，cosmetic, pharmaceutical， oil, etc.The design follows the ”mature technology, advanced technology,equipment configuration scientific， environmental safety， economic efficiency,” the principle of reciprocity。
年产五万吨合成氨合成工段工艺设计
合成氨是一种重要的化工原料，在农业、化肥、医药等领域具有广泛的应用。
年产五万吨合成氨合成工段的工艺设计需要确保生产效率、降低成本以及保护环境。
下面将介绍一种可能的工艺设计方案，并详细阐述其主要步骤和操作过程。
工艺设计方案：1.原料准备：气体原料包括天然气、汽油等，液体原料包括氨水和硫酸。
将气体原料经过净化处理后，与液体原料进行混合。
2. 混合反应器：将混合后的原料进入混合反应器中，进行催化合成反应。
合成反应通常使用铁催化剂，反应温度为400-500°C，压力为150-300 atm。
3.分离系统：将反应后的混合气体通过冷却器进行冷却，使其达到饱和水蒸气状态。
然后进入分离塔，其中含有若干个塔盘。
通过升温和降压，氨气和氮气分别从塔顶和塔底分离出来。
氨气经过冷凝器冷却，得到液氨产品。
4.副产物处理：除了氨气外，还产生了一些副产物，如甲烷、一氧化碳等。
这些副产物需要进行处理，如通过燃烧转化为二氧化碳和水蒸气。
5.产品处理：将液氨产品进行浓缩、脱水等处理，使其达到合适的纯度要求。
然后进行分装、储存和运输等环节。
在整个合成氨合成工段中，合成反应器是最关键的部分。
其选用合适的催化剂和反应条件，可以保证高效率、高选择性的合成氨反应。
此外，适当的分离系统和副产物处理方式，能够最大程度地回收和利用原料，减少能源消耗和环境污染。
整个工艺设计需要考虑到安全性、经济性和环境性能。
安全性方面，需要对原料进行严格的净化处理，防止催化剂中毒等问题的发生。
经济性方面，需要优化工艺参数，提高产量和纯度，降低生产成本。
环境性能方面，需要优化副产物处理方式，减少废气和废水的排放。
综上所述，年产五万吨合成氨合成工段的工艺设计需要综合考虑多个因素，包括催化剂的选择、反应条件的控制、分离系统的设计、副产物处理方式等。
只有通过优化这些环节，才能够实现高效、稳定、安全和环保的合成氨生产。
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。
产4万吨合成氨合成工段的工艺方案设计书大学本科方案设计书
本设计为年产4万吨合成氨合成工段的工艺设计，合成工段是整个合成氨生产过程中的核心部分。
在全世界不可再升能源不断减少的背景下，本设计选择了相对资源较多而且最为环保的天然气为生产原料。
合成氨合成工段工艺流程为：气体→冷交换器→合成塔→换热器→废热锅炉→水冷器→氨分离器→循环机。
通过查阅相关文献和资料，设计了年产4万吨合成氨合成工段的工艺流程，并且用CAD绘制了本设计的设备及工艺流程。
最后对本设计的工艺流程进行了物料衡算、能量衡算，并且根据本设计及操作温度、压力按照相关标准对工艺管道的尺寸和材质进行了选择。
最后，对生产过程中所产生的硫化物进行处理，避免造成环境污染。
关键字：天然气；合成；氨；物料恒算；能量衡算；脱硫；环境保护AbstractThe design for the process design of annual output of 40000 tons of synthetic ammonia synthesis, synthesis workshop section is part of the core of the production of synthetic ammonia. Can't l energy decreasing background in the whole world, this design choose relatively more resources and the protection of natural gas for the production of raw materials.Synthesis of ammonia synthesis process is: gas, cold heat exchanger, synthetic tower, heat exchanger, waste heat boiler, water cooler, ammonia separator, circulation machine. Through access to relevant literature and data, the design process of the annual output of 40000 tons of synthetic ammonia synthesis, and drawing with CAD equipment and process of the design of the. At the end of the design process for the material balance, energy balance, and according to the design and the operating temperature, pressure in accordance with the relevant standard of piping of the size and material of choice.Finally, to deal with the sulfide produced during the production process, to avoid the pollution of the environment.Keywords: gas。
合成氨变换工段工艺过程设计
合成氨变换工段工艺过程设计
合成氨是一种氮肥的主要原材料，广泛应用于农业生产中。
合成氨的生产工艺比较复杂，需要经过多个过程的变换才能得到最终的产品。
以下是合成氨变换工段工艺过程的设计。
第一步：氨气合成
氨气合成是合成氨工艺的核心环节，是通过一系列反应将纯净的氢气和氮气合成氨气。
氮气主要来自于空分装置，而氢气主要来自于蒸汽重整装置。
氮气和氢气混合进入催化转化器，经过高温高压催化剂的作用，在催化剂的表面上发生一系列反应，生成氨气。
第二步：氨气变换
氨气变换是将氨气和过量的氮气通过低温催化转化器进行反应，生成高纯度的合成气体。
合成气体主要由氨气、氢气和少量的氮气组成。
合成气体进入变换反应器，在催化剂的作用下，发生一系列反应，将多余的氮气转化为氨气，提高合成气体的纯度。
为了提高合成氨的产率和纯度，还需要进行一系列辅助工艺，如排水处理、冷凝除尘等。
排水处理是为了去除合成氨中的水分，保证合成氨的纯度。
在排水处理过程中，合成氨中的水分会通过分离器分离出来，再经过干燥塔吸附去除水分，最后得到干燥的合成氨。
冷凝除尘是为了去除合成氨中的杂质，保证合成氨的纯度。
在冷凝除尘过程中，合成氨通过冷凝器冷却，使其中的杂质凝结成固体颗粒，然后经过除尘器除去颗粒物，最后得到纯净的合成氨。
综上所述，合成氨变换工段工艺过程的设计包括氨气合成和氨气变换两个主要步骤，同时还需要进行排水处理和冷凝除尘等辅助工艺。
这些步骤的设计要考虑反应温度、反应压力、催化剂的选择和管理，以及对产物的分离、干燥和净化等。
通过合理的工艺设计和操作管理，可以提高合成氨的生产效率和产品质量。
年产万吨合成氨厂合成工段工艺设计工艺流程选择
年产18万吨合成氨厂合成工段工艺设计
工艺步骤选择
原料气为天然气
1、进行原料气预脱硫（钴钼加氢转化）
2、气态烃类蒸汽转化, CH4+H20==CO+3H2
3、一氧化碳变换, 除去CO, 得到制取尿素原料CO2
4、脱除和回收CO2,
5、甲烷化控制CO 和CO2 含量,
6、氨合成
此次设计关键设计氨合成工段
选择工艺步骤为新乡心连心氨合成工艺, 工艺步骤图以下:
具体工艺步骤为:
自烃化工段来原料气和循环机出口循环气精制原料气和循环机出口循环气一起进入油分离器, 分离油污后, 进入塔前预热器, 预热至适宜温度送入氨合成塔, 进行多段合成反应, 反应后热气经合成塔下部换热器冷却进入废热锅炉用锅炉软水回收热量, 以后送入塔前预热器管间冷却, 以后经过冷排器冷却, 温度降至常温进入冷交换管间回收冷量, 下部分离氨后进入卧式氨冷器, 温度降至约10℃左右进氨分离器分离液氨, 气氨回收处理, 液氨经冷交换管内换热升温至25℃进循环机加压与新鲜气混合进氨合成塔进行循环反应, 大部分液氨由氨分离器出口送入液氨储罐。
五万吨合成氨变换工段工艺初步设计
五万吨合成氨变换工段工艺初步设计合成氨（NH3）是一种广泛应用于肥料生产、化工工业和能源领域的重要中间体。
在这个问题中，我们将进行五万吨合成氨的变换工段工艺初步设计。
1.工艺选择合成氨的常见工艺路线包括谷氨酸法、煤气化法、重整法和协同催化法等。
鉴于规模和技术可行性，我们将选取协同催化法作为工艺路线。
2.原料准备合成氨的主要原料是氮气（N2）和氢气（H2）。
N2可通过空分设备分离出来，而H2可通过天然气蒸汽重整装置或制氢装置生产。
原料气体经过净化步骤去除杂质，确保质量符合要求。
3.催化反应催化反应采用协同催化剂，具体是煤基催化剂和铁基催化剂的组合。
反应器采用固定床反应器，进料气体在催化剂上进行反应。
反应条件包括压力、温度和气体配比等，根据实际情况进行确定。
常用的反应条件为高压（3-10MPa）、高温（350-550℃）和适当的氮氢比例。
4.产品分离反应生成的氨气通过冷却、减压和吸附等步骤进行分离。
氨气与水通过冷却器进行热交换，降低温度。
然后通过分离器进行减压，使氨气从溶液中析出。
氨气回收后，通过吸附剂去除残余的杂质，以达到纯度的要求。
最后，通过压缩机将氨气压缩到适当的压力，以供应下游工艺。
5.傍热回收在冷却和减压过程中，需要高能量输入。
为了节约能源，可以采用傍热回收技术，将部分废热回收利用。
具体的方案包括采用换热器进行热交换和采用适当的废热锅炉等。
6.废水处理合成氨过程中会产生废水，其中含有氨氢离子和少量的有机物。
为了达到环保要求，需要进行废水处理。
常见的废水处理方法包括中和、沉淀、过滤和氨气脱除等步骤。
7.安全措施在合成氨生产过程中，需要采取一系列安全措施，包括定期检查设备，防止泄漏和爆炸，储存和运输氨气等。
同时，要培训和教育操作人员，提升他们的安全意识。
8.自动化控制合成氨生产是一个复杂的过程，需要精确的控制和监测。
可以采用自动化控制系统，实时监控反应温度、压力、流量等参数，并进行相应的调整，以保证产品质量和工艺的稳定运行。
6万吨合成氨变换工段工艺设计
6万吨合成氨变换工段工艺设计合成氨变换工段是合成氨生产过程中的关键环节，它将通过合成产生的氨气进行变换，使其转化为氮气和水。
本文将对6万吨合成氨变换工段的工艺设计进行详细介绍。
1.工艺原理合成氨变换工段采用的是低温变换法，主要基于以下反应：2NH3⇌N2+3H2该反应是一个平衡反应，具有可逆性。
为了提高反应速率和收率，需满足一定的条件，包括适宜的温度、压力和催化剂。
2.工艺流程合成氨变换工段的工艺流程一般包括进料、加热、反应、冷却和分离等步骤。
(1)进料：合成氨气从合成回收装置进入变换工段。
(2)加热：合成氨气在加热炉中加热至适宜的反应温度。
常用的加热方式包括电阻加热和燃气加热。
(3)反应：加热后的氨气进入变换器中进行反应。
变换器一般采用多层催化剂填料，以提高反应效率。
反应温度和压力需根据反应动力学和平衡原理进行优化选择。
(4)冷却：反应后的气体在冷却器中冷却，以控制温度，防止反应逆向进行。
(5)分离：冷却后的气体经过分离装置进行分离，将氮气、水和未反应的氨气分离开。
一般采用冷凝器和吸附器等装置进行分离。
3.工艺参数合成氨变换工段的工艺参数包括反应温度、压力、催化剂选择和反应时间等。
(1)反应温度：反应温度对合成氨的变换速率和收率有着重要影响。
通常选择适宜的反应温度，一般在300-500℃之间。
(2)反应压力：反应压力也是一个重要的工艺参数，它会影响变换速率和收率。
一般选择适宜的反应压力，大致在15-35MPa之间。
(3)催化剂选择：催化剂选择直接关系到反应效果。
常用的催化剂有铁、镍、钼等。
催化剂要具有高效催化性能和较好的稳定性。
(4)反应时间：反应时间需要根据生产规模和设备容量进行确定。
一般情况下，生产规模越大，反应时间越长。
4.工艺优化为了提高工艺效果和经济性，还可以采取以下优化措施。
(1)催化剂再生：催化剂在反应过程中会发生失活，需要定期进行再生。
通过再生可以延长催化剂寿命，减少生产成本。
合成氨合成工段工艺设计
合成氨合成工段工艺设计嘿，朋友！咱们今天来聊聊合成氨合成工段工艺设计这事儿。
你知道吗，合成氨就像是一场精心编排的舞蹈，而合成工段工艺设计就是这场舞蹈的编导。
这可不是一件简单的活儿，它需要我们像建筑师精心设计大楼一样，细致入微，考虑周全。
先来说说合成氨的原理，就好比是一场化学反应的马拉松。
氮气和氢气在特定的条件下，经过一系列复杂的步骤，最终变成了我们需要的氨。
这过程中，温度、压力、催化剂，每一个因素都像是赛道上的关键节点，影响着最终的结果。
温度这玩意儿，太高或者太低都不行。
温度太高，就像运动员跑得太快，体力消耗过度，反应可能会失控；温度太低，又像运动员跑得太慢，根本达不到终点。
所以，找到那个恰到好处的温度范围，可不是一件容易的事儿。
再看看压力，它就像是给反应加的一把劲儿。
压力大了，反应可能会被逼得太紧，出问题；压力小了，反应又懒洋洋的，没效果。
这中间的平衡，得好好把握。
还有那催化剂，简直就是这场反应的魔法棒。
有了它，反应就能更顺畅、更高效地进行。
但选什么样的催化剂，怎么用它，这可都是大学问。
说到合成工段的工艺流程设计，那更是要精心策划。
各个设备的安排，物料的流动，就像一条生产线上的各个环节，一个都不能出错。
设备选得不好，就像战士拿着不称手的武器，怎么能打胜仗？物料流动不顺畅，就像道路堵塞，整个生产都会停滞不前。
而且，安全问题也是重中之重啊！这就像我们出门要系好安全带一样，不能有丝毫马虎。
一旦出了事故，那可真是不堪设想。
总之，合成氨合成工段工艺设计是一项极其复杂又极其重要的工作。
它需要我们有足够的知识、经验和细心，才能设计出高效、安全、可靠的工艺流程。
咱们可不能掉以轻心，得认真对待，才能让这个“舞蹈”跳得精彩，让合成氨的生产顺顺利利！。
产万吨合成氨合成工段设计方案[]
![产万吨合成氨合成工段设计方案[]](https://img.taocdn.com/s3/m/c571a4bb680203d8ce2f24cd.png)
年产8万吨合成氨合成工段设计设计说明书1 总论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”。
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发[1]。
(1) 大型化、集成化、自动化, 形成经济规模的生产中心、低能耗与环境更友好将是未来合成氨装置的主流发展方向。
以Uhde公司的“双压法氨合成工艺”和Kellogg 公司的“基于钌基催化剂KAAP 工艺”,将会在氨合成工艺的大型化方面发挥重要的作用。
氨合成工艺单元主要以增加氨合成转化率(提高氨净值) ,降低合成压力、减小合成回路压降、合理利用能量为主，开发气体分布更加均匀、阻力更小、结构更加合理的合成塔及其内件。
开发低压、高活性合成催化剂, 实现“等压合成”。
(2) 以“油改气”和“油改煤”为核心的原料结构调整和以“多联产和再加工”为核心的产品结构调整,是合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的有效途径。
实施与环境友好的清洁生产是未来合成氨装置的必然和惟一的选择。
生产过程中不生成或很少生成副产物、废物,实现或接近“零排放”的清洁生产技术将日趋成熟和不断完善。
提高生产运转的可靠性,延长运行周期是未来合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的必要保证。
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。
产五万吨合成氨合成工段工艺设计方案
产五万吨合成氨合成工段工艺设计方案合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、化肥、制药等领域。
在合成氨的工艺设计方案中，需要考虑到原料选择、反应条件、反应器类型、废气处理等方面。
以下是一种可能的合成氨工艺设计方案：1.原料选择：合成氨的主要原料为氮气和氢气，可以通过液化天然气蒸馏得到纯净氢气，通过空气分离装置分离得到高纯度氮气。
2.反应条件：合成氨的反应通常在高温高压下进行，最常用的反应条件是200-300摄氏度，20-50兆帕的压力。
这种条件能够提高反应速度和产率。
3.反应器类型：合成氨的反应器有多种类型，常用的是催化剂床层反应器。
床层反应器中催化剂填充在固定床层中，氮气和氢气通过床层与催化剂接触反应生成氨气。
4.反应步骤：合成氨的反应是一个复杂的多步骤反应过程，其中包括氮气与氢气的吸附、表面反应和脱附步骤。
其中最关键的步骤是氮气和氢气通过催化剂表面的化学反应生成氨气。
5.废气处理：在合成氨的过程中，会产生大量的废气，其中含有未反应的氮气和氢气，还有其他杂质气体。
为了环境保护和资源利用，需要对废气进行处理。
一种常用的废气处理方法是通过吸收剂吸收废气中的氨气，再经过一系列的处理步骤，使其达到环保标准。
总结：合成氨的工艺设计方案需要考虑到原料选择、反应条件、反应器类型以及废气处理等方面。
通过合理的设计可以提高合成氨的产率和纯度，同时减少对环境的影响。
同时，必须对工艺流程进行严格的控制和监测，确保安全和稳定性。
这只是一个可能的合成氨工艺设计方案，实际的工艺设计还需要根据具体的情况进行调整和优化。
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。
年产万吨合成氨变换工段工艺设计终稿
合成氨是一种重要的化工原料，用于生产化肥、烟火药、染料等多种产品。
年产万吨合成氨变换工段的工艺设计是合成氨生产过程中的重要环节，对生产效率和产品质量有着重要影响。
本文将针对年产万吨合成氨变换工段的工艺设计进行详细描述。
首先，年产万吨合成氨变换工段的主要反应是氮气与氢气的结合生成氨气，这是一个放热反应，需要在适当的条件下进行。
工艺设计中需要考虑到反应的速率、平衡和选择合适的催化剂以提高反应效率。
为了保证反应的连续性和稳定性，需要选择合适的反应器。
一般采用固定床反应器，在反应器内放置合适的催化剂，通过控制反应物的供给速率和控制温度，使反应物在反应器内进行有效的转化。
其次，变换工段还需要考虑气体的分离和净化问题。
在变换反应中，除了生成氨气外，还会伴随着一些不完全反应产物、杂质气体和催化剂颗粒等。
这些物质需要通过各种分离和净化操作进行处理，以获得纯度较高的合成氨。
常见的分离和净化操作包括压缩、冷却、洗涤、吸附等。
此外，工艺设计中还需考虑能量的回收和利用。
合成氨生产是一个能量密集型的过程，能源消耗占据了生产成本的很大比重。
因此，在工艺设计中需要考虑能源的回收和利用，以提高能源利用效率。
常见的能量回收和利用方法包括余热回收、废气利用等。
最后，工艺设计中还需要考虑安全和环境因素。
合成氨生产过程中涉及高压、高温、易燃易爆等危险因素，需要采取相应的安全措施来确保生产的安全性。
同时，工艺设计还需要考虑环境保护，减少污染物的排放，采取合适的处理措施进行废气、废水、废渣等的处理。
综上所述，年产万吨合成氨变换工段的工艺设计需要考虑反应速率、催化剂选择、反应器设计、气体分离与净化、能量回收利用、安全和环境等多个方面的因素。
只有充分考虑到这些因素，才能设计出高效、安全、环保的合成氨生产工艺，确保产品质量和生产效率的提高。
5万吨合成氨脱硫工段工艺设计
5万吨合成氨脱硫工段工艺设计脱硫是指将含硫燃料或废气中的硫化物转化为无害物质的过程。
合成氨脱硫工段是指在合成氨生产过程中进行脱硫处理的工段。
以下是一个5万吨合成氨脱硫工段工艺设计的简要介绍。
1.硫化物的捕集合成氨生产过程中，含硫燃料或废气中的硫化物首先需要被捕集。
常见的捕集方法有干法和湿法两种。
干法脱硫通常采用吸附剂来捕集硫化物，而湿法脱硫则是将含硫废气通过吸湿装置，使硫化物溶于水中。
2.水洗捕集到硫化物的废气或液体需要经过水洗来去除残余的硫化物。
水洗通常采用床层呼吸装置，将含硫废气通过呼吸器，氧化成硫酸，然后与水反应生成硫酸溶液。
硫酸溶液可以用于后续的处理过程。
3.氮气气化水洗后的液体废液中含有大量的硫酸，需要进行氮气气化来提取硫酸。
氮气气化也可以用于水洗过程中的床层呼吸装置。
氮气气化的原理是用氮气将硫酸蒸发，然后将蒸汽冷凝成硫酸液体。
4.沉淀经过水洗和氮气气化后，获得的硫酸液体还需要进行沉淀处理。
沉淀通常采用氢氧化钙来将硫酸中的杂质沉淀，然后将沉淀物从液体中分离。
5.硫酸的再生沉淀后的液体中含有高浓度的硫酸，需要进行再生。
硫酸再生常采用浓硫酸和蒸汽的混合物加热，将饱和溶液中的硫酸浓缩，然后通过冷却和分离获得浓硫酸。
6.重复循环硫酸再生后的液体可以被重复循环使用在捕集和水洗阶段。
循环液需要定期添加新的酸来补充损失。
以上是一个简要的5万吨合成氨脱硫工段工艺设计。
实际的设计过程还需要考虑具体的工艺参数和设备选择，以及环境和安全等方面的要求。
希望这个简介可以作为一个参考，帮助你更好地理解合成氨脱硫工段的工艺设计。
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目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 引言 (3333)1.1 氨的基本用途 (3333)1.2 合成氨技术的发展趋势 (4444)1.3 合成氨常见工艺方法 (4444)1.3.1 高压法 (5555)<1.3.2 中压法 (5555)1.3.3 低压法 (5555)1.4 设计条件 (5555)1.5 物料流程示意图 (6666)2 物料衡算 (7777)2.1 合成塔入口气组成 (7777)2.2 合成塔出口气组成 (7777)2.3 合成率计算 (8888)《2.4 氨分离器出口气液组成计算 (8888)2.5 冷交换器分离出的液体组成 (11111111)2.6 液氨贮槽驰放气和液相组成的计算 (12121212)2.7 液氨贮槽物料衡算 (14141414)2.8 合成循环回路总物料衡算 (15151515)3 能量衡算错误!未定义书签。
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3.1 合成塔能量衡算错误!未定义书签。
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3.2废热锅炉能量衡算错误!未定义书签。
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~3.3 热交换器能量衡算错误!未定义书签。
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3.4 软水预热器能量衡算错误!未定义书签。
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3.5 水冷却器和氨分离器能量衡算错误!未定义书签。
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3.6 循环压缩机能量衡算错误!未定义书签。
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3.7 冷交换器与氨冷器能量衡算错误!未定义书签。
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3.8 合成全系统能量平衡汇总错误!未定义书签。
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4 设备选型及管道计算错误!未定义书签。
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4.1 管道计算错误!未定义书签。
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,4.2 设备选型错误!未定义书签。
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结论. 错误!未定义书签。
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致谢. 错误!未定义书签。
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年产五万吨合成氨合成工段工艺设计摘要：本次课程设计任务为年产五万吨合成氨工厂合成工段的工艺设计，氨合成工艺流程一般包括分离和再循环、氨的合成、惰性气体排放等基本步骤，上述基本步骤组合成为氨合成循环反应的工艺流程。
其中氨合成工段是合成氨工艺的中心环节。
新鲜原料气的摩尔分数组成如下：H273.25%，N225.59%，CH41.65%,Ar0.51%合成操作压力为31MPa，合成塔入口气的组成为NH3(3.0%>,CH4+Ar(15.5%>,要求合成塔出口气中氨的摩尔分数达到17%。
通过查阅相关文献和资料，设计了年产五万吨合成氨厂合成工段的工艺流程，并借助CAD技术绘制了该工艺的管道及仪表流程图和设备布置图。
最后对该工艺流程进行了物料衡算、能量衡算，并根据设计任务及操作温度、压力按相关标准对工艺管道的尺寸和材质进行了选择。
关键词：物料衡算，氨合成，能量衡算,The Design of 50kt/a Synthetic Ammonia ProcessAbstract:There are many types of Ammonia synthesis technology and process,Generally,they includes ammonia synthesis, separationand recycling, inert gases Emissions and other basic steps,Combining the above basic stepsturnning into the ammoniasynthesis reaction and recycling process , in which ammoniasynthesis section is the central part of a synthetic ammoniaprocess.The task of curriculum design is theammonia synthesissection of an annual fifty thousand tons synthetic ammoniaplant . The composition of fresh feed gas is:H2(73.77%>,N2(24.56%>,CH4(1.27%>,Ar(0.4%>, the temperatureis 35℃, the operating pressure is 31MPa, the inlet gascomposition of the Reactor is : NH3(3.0%>,CH4+Ar(15.7%>,itRequires the mole fraction of ammonia reacheds to 16.8% ofoutlet gas of synthesis reactor. By consulting the relevantliterature and information,we designed the ammonia synthesissection of an annual fifty thousand tons synthetic ammoniaplant, with the help of CAD technology,we designed piping andinstrument diagram and equipment layout. Finally,we did thematerial balance accounting ,and the energy balanceaccountingof the process, also we selected piping size and materialaccording to the design operation of temperature, pressureand relevant standards .Keywords:ammonia synthesis section material balance accounting energy balanceaccounting1 引言]1.1 氨的基本用途氨是基本化工产品之一，用途很广。
化肥是农业的主要肥料，而其中的氮肥又是农业上应用最广泛的一种化学肥料，其生产规模、技术装备水平、产品数量，都居于化肥工业之首，在国民经济中占有极其重要的地位。
各种氮肥生产是以合成氨为主要原料的，因此，合成氨工业的发展标志着氮肥工业的水平。
以氨为主要原料可以制造尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵等氮素肥料。
还可以将氨加工制成各种含氮复合肥料。
此外，液氨本身就是一种高效氮素肥料，可以直接施用，一些国家已大量使用液氨。
可见，合成氨工业是氮肥工业的基础，对农业增产起着重要的作用。
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, 现已掌握了以焦炭、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。
目前我国合成氨氮肥厂有大中小型氮肥装置近千个, 大型氮肥装置重复引进32 套, 国产化装置超过20套, 中型装置近百套, 小型装置约600 套, 合成氨生产能力达到4500万t /a。
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。
只有通过科技进步对经济增长的贡献率来实现, 这也是今后发展合成氨氮肥工业新的增长点。
合成氨工业是氮肥工业的基础, 在国民经济中占有重要的地位。
我国大多数合成氨企业的煤制气技术沿用固定床水煤气炉, 炉型老化、技术落后、能源利用率低、原料价格高, 是当前急需进行技术改造的重点。
目前合成氨工业的发展方向是优化原料路线, 实现制氨原料的多元化, 引进先进的煤气化工艺制取合成气, 降低产品成本, 改善生产环境。
同时研究开发简单可行, 又可就地取得原料制取合成气的洁净煤气化技术, 这也是我国目前占氮肥生产总量60% 左右的中小型氮肥厂亟待要解决的问题。
在这种背景下，该工程以“年产5万吨合成氨合成工段工艺设计”为设计课题，对合成氨合成工段的各种工艺条件和设备选型等进行深入的研究。
1.2 合成氨技术的发展趋势由于石油价格的飞涨和深加工技术的进步,以“天然气、轻油、重油、煤”作为合成氨原料结构、并以天然气为主体的格局有了很大的变化。
基于装置经济性考虑,“轻油”和“重油”型合成氨装置已经不具备市场竞争能力, 绝大多数装置目前已经停车或进行以结构调整为核心内容的技术改造。
其结构调整包括原料结构、品质构调整。
由于煤的储量约为天然气与石油储量总和的10倍,以煤为原料制氨等煤化工及其相关技术的开发再度成为世界技术开发的热点, 煤有可能在未来的合成氨装置原料份额中再次占举足轻重的地位, 形成与天然气共为原料主体的格局。
】根据合成氨技术发展的情况分析, 估计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发。
大型化、集成化、自动化, 形成经济规模的生产中心、低能耗与环境更友好将是未来合成氨装置的主流发展方向。
在合成氨装置大型化的技术开发过程中,其焦点主要集中在关键性的工序和设备, 即合成气制备、合成气净化、氨合成技术、合成气压缩机。
在低能耗合成氨装置的技术开发过程中, 其主要工艺技术将会进一步发展。
第一,以“油改气”和“油改煤”为核心的原料结构调整和以“多联产和再加工”为核心的产品结构调整, 是合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的有效途径。
第二,实施与环境友好的清洁生产是未来合成氨装置的必然和惟一的选择。
生产过程中不生成或很少生成副产物、废物, 实现或接近“零排放”的清洁生产技术将日趋成熟和不断完善。