年产8万吨合成氨合成工段工艺的设计

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合成氨变换工段工艺设计

合成氨变换工段工艺设计

合成氨变换工段工艺设计合成氨是化工工业中的重要原料,广泛应用于制取尿素、硝化铵等农业肥料,以及制取氨水、氨盐、化肥、染料等合成工艺中。

合成氨变换工段是合成氨生产中的关键环节,其工艺设计对合成氨的产量、质量以及能耗等方面有重要影响。

一、工艺概述合成氨的变换反应器是将反应物氮气和氢气通过催化剂的作用,在一定条件下发生气相合成反应,生成合成氨。

反应器通常采用固定床催化剂反应器,催化剂的选择和催化剂床层的设计都是工艺设计的重要环节。

冷凝器主要用于对反应产生的氨气进行冷凝回收,常见的冷凝器有直接冷凝器和间接冷凝器两种形式,工艺设计中需要根据具体情况选择适用的冷凝方式。

循环气压缩机主要用于将反应器中未反应的气体通入新的循环,提高气相合成反应的转化率。

在工艺设计中,需要考虑压缩机的压比、功率消耗等参数。

氨气的分离净化装置主要用于对合成氨中的杂质进行去除,提高合成氨的纯度。

常用的分离净化装置有吸附装置、膜分离装置等,具体的工艺设计需要根据生产要求和经济效益进行选择。

二、工艺参数及控制合成氨的变换工段的工艺参数主要包括反应温度、反应压力、空速、催化剂活性等。

这些参数直接影响合成氨的产率、选择性和能耗。

反应温度是合成氨变换反应的重要参数,通过控制温度可以提高反应速率和转化率,但过高的温度会导致副反应的发生,降低合成氨的选择性。

反应压力主要用于控制氨气的产量和能耗,压力越高产氨越多,但能耗也相应增加。

空速是指单位时间内通过反应器的氮气体积,可以通过调控压力和进气量来实现,过小的空速会影响反应的效果,而过大会导致固定床催化剂的床层冲击和阻力升高,影响反应转化率。

催化剂活性主要指催化剂的活性组分含量和粒径等参数,这些参数会影响合成氨的选择性和催化剂的寿命。

在工艺设计中,需要考虑这些参数的合理选择和控制,以提高合成氨的产量和质量,并降低能耗。

三、能耗控制合成氨的变换工段是合成氨生产中的能耗重点。

能耗的控制主要体现在压力控制、催化剂选择和热交换等方面。

8万吨合成氨试生产方案

8万吨合成氨试生产方案

广西苍鹰化工投资有限公司武鸣氮肥厂8万吨/年合成氨技改工程试生产方案编制单位:广西苍鹰化工投资有限责任公司武鸣氮肥厂编制人:李芳琴审批人:邬正才编制日期:2009年3月目录目录 (I)1.编写依据 (1)2.项目概况 (1)2.1项目简介 (1)2.2项目主要建设内容 (2)3.项目施工完成情况 (3)3.1备案 (3)3.2项目可行性研究报告的编制 (3)3.3项目施工设计、安装 (3)3.4项目进展情况 (4)4.生产、储存的危险化学品品种和设计能力 (5)4.1本项目涉及危险、有害化学品品种 (5)4.2生产、储存的危险化学品设计能力 (6)4.2.1生产危险化学品情况及设计能力 (6)4.2.2储存危险化学品的设计能力 (7)5.试生产开车实施方案 (9)5.1造气系统开、停车方案 (9)5.1.1开车 (9)5.1.2停车 (11)5.2煤球系统开、停车方案 (12)5.2.1开车 (12)5.2.2停车 (13)5.3脱硫系统开、停车方案 (13)5.3.1开车 (13)5.3.2停车 (17)5.4变换系统开、停车方案 (17)I5.5.1开车 (17)5.5.2停车 (24)5.5碳化系统开、停车方案 (26)5.5.1开车 (26)5.5.2停车 (26)5.6脱碳系统开、停车方案 (28)5.6.1开车 (28)5.6.2停车 (30)5.7压缩系统开、停车方案 (32)5.7.1开车 (32)5.7.2停车 (37)5.8精炼系统开、停车方案 (37)5.8.1开车 (37)5.8.2停车 (41)5.9合成φ1000系统开、停车方案 (42)5.9.1开车 (42)5.9.2停车 (44)5.10变压器开、停车方案 (45)5.10.1开车 (45)5.10.2停车 (47)6.试生产过程中可能出现的主要安全问题及对策 (49)6.1重大危险源管理 (49)6.1.15000m3气柜 (49)6.1.2氨库 (51)6.2项目可能出现的高风险事故及应对措施 (55)6.2.1气体火灾、爆炸事故 (56)6.2.2锅炉、压力容器爆炸事故 (58)6.2.3中毒、窒息事故 (59)II6.2.4电伤害事故 (60)6.3其它可能出现的安全问题及采取的对策 (61)6.3.1灼烫伤危险 (61)6.3.2机械伤害危险 (61)6.3.3起重伤害危险 (62)6.3.4高处坠落 (62)6.3.5淹溺 (62)6.4防雷、防静电 (63)6.5压力容器管理 (66)6.5.1压力容器备案情况 (67)6.5.2仪表检定情况 (82)6.5.3安全阀校验情况 (87)6.6消防配置和灭火设施 (88)6.6.1本厂消防现状 (88)6.6.2各厂房、车间消防设施布置 (89)6.3.3消防设施验收 (90)7.安全管理及技术资料 (91)7.1安全管理组织机构 (91)7.2安全管理制度 (91)7.3事故应急救援预案 (92)7.3.1事故应急预案编写 (92)7.3.2应急救援器材、设备的配备 (92)7.3.3事故应急预案演练 (93)7.3.4事故应急预案总结 (93)7.4安全教育培训 (93)7.5安全检查 (96)7.6劳动保护 (96)7.7管理技术资料 (96)III8.试生产管理组织机构 (98)8.1成立试生产指挥部 (98)8.2 成立试生产工作组 (98)9.试生产起止日期 (100)10.事故应急救援预案 (100)详见附件 (100)IV武鸣氮肥厂8万吨/年合成氨技改项目试生产方案1.编写依据(1)《中华人民共和国安全生产法》(国家主席令[2002]第70号)(2)《中华人民共和国劳动法》(国家主席令[1994]第28号)(3)《危险化学品安全管理条理》(国务院令第344号)(4) 《危险化学品建设项目安全许可实施办法》(国家安全监管总局令第8号)(5) 《国家安全监管总局关于危险化学品建设项目安全许可和试生产(使用)方案备案工作的意见》(安监总危化[2007]121号)(6)《安全生产许可证条例》(国务院令[2004]第397号)(7)《关于规范重大危险源监督与管理工作的通知》安监总协调字〔2005〕125号2.项目概况2.1项目简介广西苍鹰化工投资有限责任公司武鸣氮肥厂8万吨/年合成氨技改项目属于老企业技改扩建工程。

合成氨的合成工段工艺要点

合成氨的合成工段工艺要点

合成氨的合成工段工艺要点
合成氨的合成工艺有以下几个要点:
1. 催化剂选择:合成氨的催化剂通常采用铁、钼和钾的化合物。

常见的催化剂有铁钼催化剂和铁钾催化剂。

催化剂的选择要考虑到催化剂的活性、稳定性和寿命等因素。

2. 反应条件:合成氨的合成反应是在高温高压下进行的。

典型的反应条件为350-450摄氏度和100-250大气压。

高温高压有利于提高反应速率和提高氨的产率。

3. 进料气体配比:合成氨的进料气体通常是氢气和氮气。

为了提高氨的产率,进料气体的氢气和氮气的摩尔比要控制在3:1到3.2:1之间。

4. 反应器设计:合成氨的反应器通常采用垂直管式反应器。

反应器内部通常有多层催化剂床。

反应器的设计要考虑到反应器的温度和压力控制,以及催化剂的补给和废物处理等因素。

5. 中间产品的处理:合成氨反应过程中会生成一些副产物和杂质,如水、氨基酸和硫化物等。

这些中间产品需要进行处理和去除,以保证合成氨的纯度和质量。

6. 能源利用:合成氨的合成过程需要大量的能源。

为了提高能源利用效率,可
以采用废热回收和氨合成废气回收等技术手段。

综上所述,合成氨的合成工艺要点包括催化剂选择、反应条件控制、进料气体配比、反应器设计、中间产品的处理和能源利用等方面。

这些要点的合理选择和控制对于提高氨的产率和质量非常重要。

年产10万吨合成氨变换工段工艺设计

年产10万吨合成氨变换工段工艺设计

合成氨是一种重要的工业原料,广泛应用于农业、化工、医药等领域。

本文基于年产10万吨合成氨的工段工艺设计,旨在优化工艺流程,提高生产效率和质量,同时满足环保要求。

合成氨的主要生产方法是哈柏-博斯曼(Haber-Bosch)工艺,该工艺通过高温高压条件下将氮气和氢气催化反应生成合成氨。

下面是年产10万吨合成氨变换工段的工艺设计:一、气体预处理:氮气和氢气作为原料需要经过脱氧、除尘、脱硫等处理。

首先,气体通过管路系统进入脱氧器,脱氧器中通过还原剂将氧气还原成水蒸气,并通过除尘装置去除颗粒杂质。

然后,气体进入脱硫装置,通过催化剂将硫化氢还原成硫。

最后,气体经过压缩机增压至反应器所需的高压。

二、反应器系统:反应器是合成氨的核心设备,采用多床连续负压式反应器。

氮气和氢气按照适当的配比通过输送装置进入反应器,反应器内通过催化剂将氮气和氢气催化反应生成合成氨。

反应器床层数可根据实际需要确定,废热可回收利用进行预热。

同时,反应器系统还要配备适当的温度、压力和流量控制装置,以保证反应器内的运行条件稳定。

三、合成氨分离:反应后的气体中含有未反应的氮气、氢气和合成氨,需要进行分离处理。

首先,将反应气体冷却至低温,通过液相分离装置将液态氨分离出来。

然后,将氨气经过压缩,通过冷凝器冷却至液态,并收集分离出的液态氨。

未反应的氮气和氢气通过管道再次回流到反应器进行循环利用。

此外,分离出的液态氨还需要经过精制和储存处理,以确保质量和安全。

四、废气处理:合成氨生产中会产生大量的废气,包括未反应的氮气、氢气、氨气和其他杂质气体。

废气处理主要包括低温分离、吸收、洗涤等步骤。

首先,废气通过低温分离装置将其中的液态氨和水分离出来。

然后,通过吸收剂将氨气吸收,以减少其排放。

最后,利用洗涤液去除废气中的其他杂质气体,确保废气达到环境排放标准。

五、能耗优化:为了降低能耗和提高生产效率,可以采用余热回收和过程优化等措施。

余热回收可通过换热器将反应废热回收利用,进行气体预热和水蒸气生产。

年产8万吨小合成氨厂中温变换工段工艺设计

年产8万吨小合成氨厂中温变换工段工艺设计

2008届化学与材料工程系《化工工艺设计任务书》变换工艺设计说明书设计题目年产8万吨小合成氨厂中温变换工段工艺设计课题来源年产8万吨小型合成氨厂变换工段变换工段化学工艺设计标准变换工段在合成氨生产起的作用既是气体净化工序,又是原料气的再制造工序,经过变换工段后的气体中的CO含量大幅度下降,符合进入甲烷化或者铜洗工段气质要求。

要求:1. 绘制带控制点的工艺流程图2. 系统物料、能量衡算3. 系统主要设备能力及触媒装填量核算4. 该工段设备多,工艺计算复杂,分变换炉能力及触媒装填量核算、系统热量核算和系统水循环设备及能力核算。

变换工段化学工艺设计主要技术资料1.变换技术方案CO2变换反应是放热反应,从化学平衡来看,降低反应温度,增加水蒸汽用量,有利于上述可逆反应向生成CO2和H2的方向移动,提高平衡变换率。

但是水蒸气增加到一定值后,变换率增加幅度会变小。

温度对变换反应的速度影响较大,而且对正逆反应速度的影响不一样。

温度升高,放热反应即上述反应速度增加得慢,逆反应(吸热反应)速度增加得快。

因此,当变化反应开始时,反应物浓度大,提高温度,可加快变换反应,在反应的后一阶段,二氧化碳和氢的浓度增加,逆反应速度加快,因此,需降低反应温度,使逆反应速度减慢,这样可得到较高的变化率。

但降温必须与反应速度和催化剂的性能一并考虑,反应温度必须在催化剂的使用范围内选择。

在本设计中我们选择三段中温变化工艺流程。

2. 工艺流程含32.5% CO、温度为40℃的半水煤气,加压到2.0Mpa,经热水洗涤塔除去气体中的油污、杂质,进入饱和塔下部与上部喷淋下来的120~140℃的热水逆流接触,气体被加热而又同时增湿。

然后在混合器中与一定比例的300~350℃过热蒸汽混合,25%~30%的气体不经热交换器,作为冷激气体。

其他则经热交换器进一步预热到320℃进入变换炉。

进第一段催化反应后温度升高到460~500℃,冷激后依次通过二、三段,气体离开变换炉的温度为400~410℃,CO变换率达90%,残余CO含量为3%左右。

(完整版)年产8万吨合成氨合成工段设计_1毕业设计论文

(完整版)年产8万吨合成氨合成工段设计_1毕业设计论文

优秀论文审核通过未经允许切勿外传年产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。

年产8万吨合成氨脱碳及其再生工艺设计..副本

年产8万吨合成氨脱碳及其再生工艺设计..副本

本科生毕业论文(设计)年产8万吨合成氨脱碳及再生工艺设计姓名:栗兰冬指导教师:詹益民院系:化学化工学院专业:化学工程与工艺提交日期:2012年5月5日目录中文摘要 (3)外文摘要 (4)1.总述 (5)1.1 设计目的及意义 (5)1.2 合成氨生产工艺流程概述 (5)1.2.1 合成氨工艺流程 (5)1.2.2合成氨工艺流程图 (7)1.3 合成氨脱碳及再生方法 (7)2. NHD法技术简介 (8)2.1 原料简介 (8)2.2 NHD法脱碳及再生原理 (9)2.3 NHD法参数的选定 (10)2.4 NHD法脱碳及再生工艺流程图 (12)2.5 NHD法脱碳及再生工艺流程详述 (12)2.6 设计任务书 (12)3. NHD法脱碳及再生工艺物料衡算及能量衡算 (14)3.1 物料衡算 (14)3.1.1 吸收塔的物料衡算 (14)3.1.2 闪蒸过程的物料衡算 (16)3.1.3 汽提塔的物料衡算 (18)3.1.4 整个系统二氧化碳的总物料衡算 (18)3.2 热量衡算 (19)3.2.1 热量衡算数据 (19)3.2.2 吸收塔的热量衡算 (19)3.2.3 闪蒸过程的热量衡算 (20)3.2.4 汽提塔的热量衡算 (20)4. 主要设备的计算与选型 (21)4.1 已知条件 (21)4.2 吸收塔的操作线方程式 (21)4.3 塔径的计算 (21)4.4 填料层有效高度的计算 (22)4.4.1 传质单元数的计算 (22)4.4.2 传质单元高度的计算 (23)5. 生产安全及二氧化碳回收再利用 (24)5.1 生产安全 (24)5.1.1 点火源的控制 (24)5.1.2 防爆电气设备的选用 (24)5.1.3 有火灾爆炸危险物质的处理 (24)5.2 二氧化碳回收再利用 (24)5.3 腐蚀及材料的选择 (25)6. 合成氨脱碳及再生工艺评析与总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附图 (28)年产8万吨合成氨脱碳及再生工艺设计栗兰冬指导老师:詹益民(黄山学院化学化工学院,黄山,安徽,245041)摘要:合成氨中脱碳的方法有很多种,有物理吸收法、化学吸收法、物理-化学吸收法和变压吸附法(PSA)。

合成氨变换工段工艺设计

合成氨变换工段工艺设计

合成氨变换工段工艺设计1. 引言合成氨是一种重要的化工原料,在农业、化工和医药等行业广泛应用。

合成氨的生产过程中,合成氨变换工段是一个关键的工艺环节。

本文将介绍合成氨变换工段的工艺设计。

2. 工艺流程合成氨变换工段的工艺流程包括进料处理、反应器设计、温度控制和产品回收四个重要环节。

2.1 进料处理合成氨的主要原料是氮气和氢气,进料处理环节主要包括氮气和氢气的纯化和混合。

氮气和氢气需要通过特定的纯化设备去除杂质,以确保反应的纯度和效果。

然后,纯化后的氮气和氢气按照一定比例进行混合。

2.2 反应器设计反应器是合成氨变换工段的核心设备,根据反应器设计的不同,可以分为固定床反应器和流化床反应器两种。

固定床反应器是一种较为常见的反应器形式,氮气和氢气催化反应产生合成氨。

固定床反应器需要考虑催化剂的选择、填充物的设计以及反应器的传热设计等因素。

流化床反应器是近年来逐渐应用的一种反应器形式,其优点包括更好的热传递性能和更好的反应效果。

流化床反应器需要考虑反应器的气固分离、催化剂的循环和再生等因素。

2.3 温度控制温度对合成氨反应的影响非常重要,合适的反应温度可以提高反应速率和选择性。

在合成氨变换工段中,需要通过控制进料气体的温度和反应器的温度来实现对反应的控制。

温度控制还需要考虑热量的平衡问题,包括进料气体的预热和产物蒸汽的回收利用等。

2.4 产品回收合成氨变换工段的最终目标是获得高纯度的合成氨产品。

在产品回收环节中,需要进行氨的冷凝和气液分离。

冷凝过程中需要考虑温度和压力的控制,以确保氨的高效冷凝。

气液分离过程中,可以采用吸收液的方式将氨从气相中吸收出来,再进行后续处理和精制。

3. 设备选择合成氨变换工段的设备选择主要包括反应器、纯化设备、冷凝器和分离器等。

反应器的选择需要考虑反应速率、选择性和热传导等因素。

常用的反应器材料有不锈钢、镍基合金等。

纯化设备的选择需要考虑氮气和氢气的纯度要求以及生产规模等因素。

合成氨造气工段工艺设计

合成氨造气工段工艺设计

合成氨造气工段工艺设计
本文介绍了合成氨造气工段的工艺设计,主要包括:
1. 原料准备:合成氨的原料为天然气或石油,需要通过净化、压缩等工艺准备好。

2. 气化反应器设计:气化反应器是合成氨造气工段的核心设备,需要根据反应物质的特性和反应条件进行设计。

3. 热交换器设计:热交换器用于回收反应器中产生的热量,保证反应器的温度控制和能量利用效率。

4. 催化剂选择和循环系统设计:合成氨反应需要催化剂的存在,因此需要选择合适的催化剂,并设计相应的循环系统。

5. 尾气处理系统设计:合成氨反应产生大量尾气,需要设计相应的处理系统,保证排放达标。

本文对合成氨造气工段的工艺设计进行了全面介绍,对于相关工程师和研究人员具有一定的参考价值。

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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。

年产万吨合成氨变换工段工艺设计终稿

年产万吨合成氨变换工段工艺设计终稿
合成氨变换工段是指CO与水蒸气反应生成CO2和H2的过程。在合成氨工艺流程中起着非常重要的作用。在合成氨生产中,各种方法制取的原料气都含有CO,其体积分数一般为12%~40%[2]。合成氨需要的两种组分是H2和N2,因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下: 。由于CO变换过程是强放热过程,必须分段进行以利于回收反应热,并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换,使大部分CO转变为CO2和H2;第二步是低温变换,将CO含量降至%左右。因此,CO变换反应既是原料气制造的继续,又是净化的过程,为后续脱碳过程创造条件。
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。

年产万吨合成氨厂合成工段工艺设计工艺流程选择

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。

产8万吨合成氨脱碳工段工艺设计教案

产8万吨合成氨脱碳工段工艺设计教案
¡ 1)到工厂实习采集数据 ¡ 2)查询检索文献资料 ¡ 3)与同学相互讨论 ¡ 4)请教指导教师
六、本次设计的时间安排
¡ (1)3月10日—4月10日:毕业设计实习 ¡ (2)4月10日—4月25日:计算 ¡ (3)4月26日—5月20日:绘图 ¡ (4)5月21日—5月26日:设计说明书编写 ¡ (5)5月29日—5月31日:答辩
NH D 脱碳过程流程图
1, 12-换热器; 2, 9, 10, 11, 13-分离器; 3-脱碳塔; 4-高压闪蒸槽; 5-低压闪蒸槽; 6-鼓 7, 14-溶液泵; 8-汽提搭; 15, 16-水力透平
NH D 脱硫脱碳优点
1) 吸收气体能力强、净化度高。 2)溶剂的化学稳定性和热稳定性好, 不氧化、不降解
空气
脱一 氧化碳



焦炭 (无烟煤)







蒸汽
脱二 氧化碳

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,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
脱碳工艺的选择
NHD脱硫、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。该工艺适用于天然气 为原料的氨厂, 也可用于以煤为原料, 硫化物和二氧 化碳含量较高的氨合成气、甲醇合成气等气体的净 化。故本次设计中我选用NHD法作为合成氨脱碳工段 工艺。

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

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。

化学工程与工艺产万吨合成氨变换工段工艺设计方案[]

化学工程与工艺产万吨合成氨变换工段工艺设计方案[]

第一章物料与热量衡算计算基准:1吨氨计算生产1吨氨需要的变换气量:(1000/17)×22.4/(2×0.2204)=2989.22 M3(标)因为在生产过程中物料可能会有损失,因此变换气量取3000 M3(标)年产10万吨合成氨生产能力(一年连续生产300天):日生产量:100000/300=333.3T/d=13.89T/h要求出低变炉的变换气干组分中CO%不大于0.3%。

假设进中变炉的变换气温度为370℃,取变化气出炉与入炉的温差为20℃,出炉的变换气温度为390℃。

进中变炉干气压力。

P=1.8Mpa.1.水气比的确定:考虑到是天然气蒸汽转化来的原料气,所以取H2O/CO=3.8故V(水)=3.8 Vc=1531.02m3(标) ,n(水)=68.35kmol2.中变炉的计算2.1中变炉CO 的实际变换率的求取假定湿转化气为100mol ,其中CO 湿基含量为8.87%,要求变换气中CO 含量为0.2%,故根据变换反应:CO+H 2O =H 2+CO 2,则CO 的实际变换率公式为:X p %=()a a a a Y Y Y Y '+'-1×100 (2-1)式中a Y 、'a Y 分别为原料及变换气中CO 的摩尔分率(湿基) 所以:X p =()()8.87210010028.87-⨯+⨯ =75.93%则反应掉的CO 的量为:8.87×75.93%=6.73则反应后的各组分的量分别为:H 2O %=33.73%-6.73%=27%CO %=8.87% -6.73%=2.14% H 2% =36.32%+6.73%=43.05% CO 2%=5.99%+6.73%=12.72%中变炉出口的平衡常数:Kp= (H 2%×CO 2%)/(H 2O %×CO %)=9.48 查得Kp=9.48时温度为424℃。

(整理)年产8万吨合成氨合成工段设计设计

(整理)年产8万吨合成氨合成工段设计设计

年产8万吨合成氨合成工段设计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。

8万吨年合成氨变换工段低温变换热交换器要点

8万吨年合成氨变换工段低温变换热交换器要点

第1章绪论本次毕业设计的课题来源于临汾化肥厂,重点进行了三分厂合成氨变换工段低温变换热交换器的设计,该厂氮肥生产的任务是进行合成氨与尿素的生产。

1.1 工艺流程简述1.1.1合成氨的工艺流程合成氨生产工艺过程示意图:造气→粗煤气→低温甲醇洗及冷冻系统→液氨洗系统→氨合成→氨库造气即原煤经处理系统产生煤与空气中分离的氮气在加压气化流中反应。

氨由H和N两种元素组成。

合成氨是以H2和N2在一定条件下全盛的。

H2是从煤中获得的,而N2是从空气中分离得到的。

原煤经过筛选,粉碎等过程后,在200#工段加压气化系统的燃烧炉内与高温水蒸气反应得到水煤气,反应的一系列方和如下:燃烧层:C+O2→CO2+QC+O2→CO+QCO+O2→CO2+Q气化层:C+ H2O→CO2+H2 -QC+ H2O→CO+ H2-QC+ H2→CH4+QCO+ H2O→CO2+ H2+Q粗煤气继续在200# 经过洗涤降温,分离等程序最后进入300#,粗煤气变换系统的主要成分有CO2、CO、H2、H2S、CH4等。

到300#的粗煤气洗涤变换后进入400#,在300#的变换炉内发生的主要反应有:C+ H2O→CO2+ H2 +Q。

进入400#变换气冷却系统的变换气主要成分是CO2、H2,还有少量的CO、N2、H2S、CH4等。

400#2段的主要作用是冷却变换气,气体的成分基本没有变化。

CO2、H2S等有害物质和各种杂质的作用会影响合成氨的质量,还可能造成设备仪器的损坏等,因此,在合成氨之前必须将这些有害物质和杂质去除。

500#低温甲醇洗涤系统和600#液氮洗系统是用物理方法吸收,沉淀这些物质。

500#主要吸收CO2和H2S,从500#流出的净化气还有少量的CO、N2、CH4等。

600#主要吸收CO,从1800#、5800#空气分离得到的N2 也进入600#,并和H2混合,得到比例大约为1:3的N2和H2混合气体。

此混合气体进入900#氨全盛系统合成,反应方程式如下:N 2+3 H2→2NH3经氨合成系统合成的氨经处理后进入氨库1.1.2半水煤气配气工艺流程简介由造气车间来的半水煤气压力为9.81KPa、H2S<20mg/Nm3经低压机加压到2.06MPa,进入本岗位的油水分离器,除去夹带的油水后,进入预脱硫槽,上部氧化铁吸收部分无机硫,下部活性碳吸收部分有机硫,然后进入第一热交换器与第三热交换器来的变换气进行换热,使半水煤气的温度由35℃提高到220℃左右,进入氧化锌脱硫槽,将半水煤气中的有机硫转变为无机硫,同时被氧化锌吸收至总硫含量为微量。

年产8万吨合成氨净化车间铜洗工段工艺设计

年产8万吨合成氨净化车间铜洗工段工艺设计
1.3车间设计方案的确定2
1.3.1化学法3
1.3.2物理法3
1.3.3方案比较及确定3
1.4合成氨的生产工过程3
1.4.1原料气制备3
1.4.2原料气的净化4
1.4.3氨合成5
1.4.4氨的分离5
1.4.5本设计的合成方法5
1.5净化车间概述6
1.5.1原料气脱硫6
1.5.2一氧化碳变换6
1.5.3二氧化碳的脱除6
3铜洗工序工艺计算19
3.1铜液吸收物料衡算19
3.1.1铜液用量的计算20
3.1.2铜液中溶解气量和出塔气量的计算20
3.2铜液吸收热量衡算22
3.3铜液再生物料衡算22
3.4铜液再生热量衡算27
3.4.1回流塔的热量衡算27
3.4.2下加热器的热量计算28
3.4.3上加热器和再生器的热量衡算28
关键词:铜洗塔、再生器、铜氨液、吸收、合成氨。
Abstract
This design is an annual output of 80,000 tons of synthetic ammonia purification plant copper washing process design section.The main contents of this design are: ammonia process, copper washing process, heat balance, material balance calculations and selection of major equipment and draw a variety of needs of the drawings, but also on the required auxiliary works Brief and make appropriate economic assessment. Washing system copper purification plant of this design process is mainly copper acetate liquid ammonia scrubbing, because the process is relatively simple, the program is mature, reasonable process, especially for small and medium sized ammonia plant copper washing process. Through the copper wash tower, the reflux tower, copper solution regeneration tower, copper was conducted reducer material balance, heat balance, calculated process parameters, equipment selection calculations for a reasonable production process design, and draw the relevant process flow diagram, copper wash Tartu, taking full account of the economic benefits on the basis of this is designed to meet the requirements of environmental protection, to determine more economical process.
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(前面应该编写个目录)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。

有利于“提高装置生产运转率、延长运行周期”的技术,包括工艺优化技术、先进控制技术等将越来越受到重视。

1.1设计任务的依据设计任务书是项目设计的目的和依据:产量:80 kt/a 液氨放空气(惰性气Ar +CH4):17%原料:新鲜补充气N2 24%,H2 74.5 %,Ar 0.3%,CH4 1.2%合成塔进出口氨浓度:2.5%,13.2%放空气:(惰性气Ar +CH4 )~17%合成塔操作压力 32 MPa(绝压)精练气温度 40℃水冷器出口气体温度 35 ℃循环机进出口压差 1.47MPa年工作日 310 d计算基准生产1t氨1.2概述1.2.1设计题目:年产8万吨合成氨合成工段设计1.2.2 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(PID)。

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. 撰写设计说明书。

1.2.3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[2]。

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[3]。

(2) 氨的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。

氨也是重要的工业原料,广泛用于制药、炼油、纯碱、合成纤维、合成树脂、含氮无机盐等工业部门。

将氨氧化可以制成硝酸,而硝酸又是生产炸药、染料等产品的重要原料。

现代国防工业和尖端技术也都与氨合成工业有密切关系,如生产火箭的推进剂和氧化剂,同样也离不开氨。

此外,氨还是常用的冷冻剂。

合成氨工业的迅速发展,也促进和带动了许多科学技术部门的发展,如高压技术、低温技术、催化技术、特殊金属材料、固体燃料气化、烃类燃料的合理利用等。

同时,尿素和甲醇的合成、石油加氢、高压聚合等工业,也是在合成氨工业的基础上发展起来的。

所以合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地位,氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个重要部门[4]。

(3)市场需要据资料统计:1997 年世界合成氨年产量达103.9Mt。

预计2000 年产量将达111.8Mt。

其化肥用氨分别占氨产量的81.7%和82.6%。

我国1996 年合成氨产量已达30.64Mt,专家预测2000 年将达36Mt,2020 年将增加至45Mt。

即今后20 年间将增加到现在的1.5 倍。

因而合成氨的持续健康发展还有相当长的路要走。

未来我国合成氨氮肥的实物产量将会超过石油和钢铁。

合成氨工业在国民经济中举足轻重。

农业生产,“有收无收在于水,收多收少在于肥”。

所以,合成氨工业是农业的基础。

它的发展将对国民经济的发展产生重大影响。

因此,我国现有众多的化肥生产装置应成为改造扩建增产的基础。

我国七十至九十年代先后重复引进30 多套大化肥装置,耗费巨额资金,在提高了化肥生产技术水平的同时,也受到国外的制约。

今后应利用国内开发和消化吸收引进的工艺技术,自力更生,立足国内,走出一条具有中国特色的社会主义民族工业的发展道路。

过去引进建设一套大型化肥装置,耗资数十亿元。

当今走老厂改造扩建的道路,可使投资节省1/2—2/3。

节省的巨额资金,用作农田水利建设和农产品深加工,将在加速农村经济发展,提高农民生活水平,缩小城乡差距起着重要用。

1.2.4简述产品的几种生产方法及特点氨的合成是合成氨生产的最后一道工序,其任务是将经过精制的氢氮混合气在催化剂的作用下多快好省地合成为氨。

对于合成系统来说,液体氨即是它的产品。

工业上合成氨的各种工艺流程一般以压力的高低来分类[3]。

(1)高压法操作压力70~100MPa,温度为550~650℃。

这种方法的主要优点是氨合成效率高,混合气中的氨易被分离。

故流程、设备都比较紧凑。

但因为合成效率高,放出的热量多,催化剂温度高,易过热而失去活性,所以催化剂的使用寿命较短。

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。

(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。

因为合成压力的确定,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,合成系统的功耗占全厂总功耗的比重最大。

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的布置情况。

总的来看,在15~30Pa的范围内,功耗的差别是不大的,因此世界上采用此法的很多。

因此,本次设计选用32MPa压力的合成氨流程。

(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,且催化剂的活性较高,这是此法的优点。

但此法所用催化剂对毒物很敏感,易中毒,使用寿命短,因此对原料气的精制纯度要求严格。

又因操作压力低,氨的合成效率低,分离较困难,流程复杂。

实际工业生产上此法已不采用了。

1.3 产品方案产品的名称:氨(NH3);产品的质量规格:液体纯氨;产品的规模:80 kt/a 液氨;产品的包装方式:氨为高压低温液体,合成后直接送到下一工段作为原料继续生产,多余部分设立氨储槽储存起来。

1.4设计产品所需的主要原料规格、来源1.4.1主要原料来源生产合成氨,首先必须制备氢、氮原料气。

氮气来源于空气,可以在低温下将空气液化、分离而得,或者在制氢过程中直接加入空气来解决。

氢气来源于水或含有烃类的各种燃料,它取决于用什么方法制取。

最简便的方法是将水电解,但此法由于电能消耗大、成本高而受到限制。

现在工业上普遍采用以焦炭、煤、天然气、重油等原料与水蒸汽作用的气化方法。

1.4.2 主要原料规格(1) 合成塔进口气体组成合成塔进口气体组成包括氢氮比、惰性气体含量与初始氨含量。

当氢氢比为3时,对于氨合成反应,可得最大平衡氨含量,但从动力学角度分析,最适宜氢氨比随氨含量的不同而变化。

如果略去氢及氨在液氨中溶解损失的少量差异,氨合成反应氢与氮总是按3:1消耗,新鲜气氢氮比应控制为3,否则循环系统中多余的氢或氮就会积累起来,造成循环气中氢氮比的失调。

惰性气体(CH4、Ar)来源于新鲜原料气,它们不参与反应因而在系统中积累。

惰性气体的存在,无论从化学平衡还是动力学上考虑均属有弊。

但是,维持过低的惰气含量又需大量排放循环气导致原料气消耗量增加。

如果循环气中惰性气体含量一定,新鲜气中惰性气体含量增加,根据物料平衡关系,新鲜气消耗随之增大。

因此,循环气中惰性气体含量应根据新鲜气惰性气体含量、操作压力、催化剂活性等条件而定。

由于原料气制备与净化方法不同,新鲜气中惰性气体含量也各个相同,循环气中所控制的惰性气体含量也有差异。

当其它条件一定时,进塔气体中氨含量越高,氨净值越小,生产能力越低。

初始氨含量的高低取决于氨分离的方法。

对于冷冻法分离氨,初始氨含量与冷凝温度和系统压力有关。

为过分降低冷凝温度而过多地增加氨冷负荷在经济上也并不可取。

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