下载文档原格式
《化工原理》课程设计题目名称：年产30万吨合成氨转变工序设计系别：化工与制药学院专业：制药工程班级： 03制药工程（1）学生：蒋晟学号： 07指导教师（职称）：（教授）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。
合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。
本设计是以天然气为原料年产三十万吨合成氨转变工序的设计。
近年来合成氨工业发展很快，大型化、低能耗、清洁生产均是合成氨设备发展的主流，技术改进主要方向是开发性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等方面上。
设计采用的工艺流程简介：天然气经过脱硫压缩进入一段转化炉，把CH4和烃类转化成H2，再经过二段炉进一步转化后换热进入高变炉，在催化剂作用下大部分CO和水蒸气反应获H2和CO2，再经过低变炉使CO降到合格水平，去甲烷化工序。
本设计综述部分主要阐述了国内外合成氨工业的现状及发展趋势以及工艺流程、参数的确定和选择，论述了建厂的选址；介绍了氨变换工序的各种流程并确定本设计高-低变串联的流程。
工艺计算部分主要包括转化段和变换段的物料衡算、热量衡算、平衡温距及空速计算。
设备计算部分主要是高变炉催化剂用量的具体计算，并根据设计任务做了转化和变换工序带控制点的工艺流程图。
本设计的优点在于选择较为良好的厂址和原料路线，确定良好的工艺条件、合理的催化剂和能源综合利用。
另外，就是尽量减少设备投资费用。
关键字：合成氨；天然气；转化；变换；AbstractAmmonia is the most important one of basic chemical products, plays an important role in the national economy. Ammonia production after years of development, now has developed into a mature chemical production processes.The design is based on annual output of 300,000 tons of natural gas as raw material, the design of synthetic ammonia transformation process. In recent years, the large-scale industrial development soon ammonia, low energy consumption, the clean production of synthetic ammonia equipment development are the main direction of technical improvement, is to develop better performance of catalyst, reducing ammonia synthesis pressure, the development of new materials gas purification methods, reduce fuel consumption, low heat recovery and reasonable utilization, etc.The design process used in brief are: compressed natural gas after desulfurization and conversion into a furnace, the methane and hydrocarbons into hydrogen, through the Secondary reformer further transformed into the highly variable furnace heat exchanger, the great catalyst part of the reaction of carbon monoxide and hydrogen and carbon dioxide vapor, then through the low-temperature shift to reduce to an acceptable level of carbon monoxide to methanation process.The design review described some of the major domestic and international situation and the development of synthetic ammonia industry trends and technological process, parameter identification and selection, discusses the plant's location; introduced the transformation process of the various processes and determine the design of high temperature shift and low temperature Transformation series of the process. Calculation of some of the major transformation process, including segment and transform section material balance, heat balance, equilibrium temperature and airspeed calculation. Calculation of some of the major equipment is a high temperature shift catalyst of specific terms, and according to the design task to do the conversion and transformation process flow chart with control points.Advantage of this design is to choose a better site and raw materials line to determine the good conditions, reasonable catalyst and energy utilization. In addition, investment in equipment designed to minimize costs.Keywords: ammonia; natural gas; transformation; transformation；目录摘要................................................................................................................................................... Abstract .. (I)目录............................................................................................................................................... I II 1 综述........................................................................................................................................ - 0 -氨的性质、用途及重要性................................................................................................. - 0 -氨的性质...................................................................................................................... - 0 -氨的用途及在国民生产中的作用.............................................................................. - 0 -合成氨生产技术的发展..................................................................................................... - 1 -世界合成氨技术的发展.............................................................................................. - 1 -中国合成氨工业的发展概况...................................................................................... - 3 -合成氨转变工序的工艺原理............................................................................................. - 5 -合成氨的典型工艺流程介绍...................................................................................... - 5 -合成氨转化工序的工艺原理...................................................................................... - 7 -合成氨变换工序的工艺原理...................................................................................... - 7 -设计方案的确定................................................................................................................. - 8 -原料的选择.................................................................................................................. - 8 -工艺流程的选择.......................................................................................................... - 8 -工艺参数的确定.......................................................................................................... - 9 -工厂的选址................................................................................................................ - 10 -2 设计工艺计算...................................................................................................................... - 11 -转化段物料衡算............................................................................................................... - 12 -一段转化炉的物料衡算............................................................................................ - 13 -二段转化炉的物料衡算............................................................................................ - 16 -转化段热量衡算............................................................................................................... - 19 -一段炉辐射段热量衡算............................................................................................ - 19 -二段炉的热量衡算.................................................................................................... - 26 -换热器101-C、102-C的热量衡算.......................................................................... - 27 -变换段的衡算................................................................................................................... - 28 -高温变换炉的衡算.................................................................................................... - 28 -低温变换炉的衡算.................................................................................................... - 31 -换热器103-C及换热器104-C的热负荷计算............................................................... - 34 -换热器103-C热负荷................................................................................................ - 34 -换热器104-C热负荷................................................................................................ - 34 -设备工艺计算................................................................................................................... - 35 -参考文献.................................................................................................................................. - 38 -1 综述氨的性质、用途及重要性氨的性质氨分子式为NH，在标准状态下是无色气体，比空气轻，具有特殊的刺激性臭味。
合成氨毕业论文合成氨是一种重要的化学品，广泛应用于农业、化工和制药等领域。
本文将探讨合成氨的制备方法、应用以及对环境的影响。
合成氨的制备方法有多种，其中最常用的是哈伯-博士过程。
该过程利用铁催化剂在高温高压条件下将氮气和氢气反应生成氨气。
这一过程的优点是反应效率高，但同时也产生大量的二氧化碳。
为了减少对环境的影响，研究人员一直在寻找更加环保的制备方法，如电解法和光催化法。
这些新方法虽然仍在研究阶段，但有望成为未来合成氨制备的主流方法。
合成氨在农业领域有着广泛的应用。
它是制造化肥的重要原料，可以提供植物所需的氮元素。
合成氨制成的氨水可以直接施用于土壤，也可以与其他化肥混合使用。
合成氨的使用可以提高作物的产量和质量，从而满足不断增长的粮食需求。
然而，过量使用合成氨也会造成土壤污染和水体富营养化的问题，因此需要合理控制使用量，并采取适当的农业管理措施。
除了农业，合成氨还被广泛应用于化工和制药领域。
它是合成各种化学品的重要原料，如尿素、硝酸和甲醇等。
合成氨还可以用于制造炸药和染料等产品。
然而，合成氨的制备和使用过程中会产生大量的废水和废气，其中含有有害物质和氮氧化物等污染物。
这些污染物对环境和人类健康造成潜在威胁，因此需要采取有效的排放控制和处理技术。
在合成氨的制备和应用过程中，环境保护是一个重要的考虑因素。
为了减少对环境的影响，研究人员一直在寻找更加环保的制备方法，并提出了一系列的废气和废水处理技术。
例如，利用催化剂可以降低废气中的有害物质含量，而利用生物处理技术可以降解废水中的有机物。
这些技术的应用可以有效减少合成氨产业对环境的负面影响。
总之，合成氨是一种重要的化学品，广泛应用于农业、化工和制药等领域。
合成氨的制备方法和应用有多种选择，但需要注意对环境的影响。
通过采用环保的制备方法和废气、废水处理技术，可以减少合成氨产业对环境的负面影响，实现可持续发展。
毕业设计题目名称：年产30万吨合成氨转变工序设计系别：化学工程系专业：应用化学班级： 06101学生：学号：指导教师（职称）：（教授）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。
合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。
本设计是以天然气为原料年产三十万吨合成氨转变工序的设计。
近年来合成氨工业发展很快，大型化、低能耗、清洁生产均是合成氨设备发展的主流，技术改进主要方向是开发性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等方面上。
设计采用的工艺流程简介：天然气经过脱硫压缩进入一段转化炉，把CH4和烃类转化成H2，再经过二段炉进一步转化后换热进入高变炉，在催化剂作用下大部分CO和水蒸气反应获H2和CO2，再经过低变炉使CO降到合格水平，去甲烷化工序。
本设计综述部分主要阐述了国内外合成氨工业的现状及发展趋势以及工艺流程、参数的确定和选择，论述了建厂的选址；介绍了氨变换工序的各种流程并确定本设计高-低变串联的流程。
工艺计算部分主要包括转化段和变换段的物料衡算、热量衡算、平衡温距及空速计算。
设备计算部分主要是高变炉催化剂用量的具体计算，并根据设计任务做了转化和变换工序带控制点的工艺流程图。
本设计的优点在于选择较为良好的厂址和原料路线，确定良好的工艺条件、合理的催化剂和能源综合利用。
另外，就是尽量减少设备投资费用。
关键字：合成氨；天然气；转化；变换；AbstractAmmonia is the most important one of basic chemical products, plays an important role in the national economy. Ammonia production after years of development, now has developed into a mature chemical production processes. The design is based on annual output of 300,000 tons of natural gas as raw material, the design of synthetic ammonia transformation process. In recent years, the large-scale industrial development soon ammonia, low energy consumption, the clean production of synthetic ammonia equipment development are the main direction of technical improvement, is to develop better performance of catalyst, reducing ammonia synthesis pressure, the development of new materials gas purification methods, reduce fuel consumption, low heat recovery and reasonable utilization, etc.The design process used in brief are: compressed natural gas afterdesulfurization and conversion into a furnace, the methane and hydrocarbons into hydrogen, through the Secondary reformer further transformed into the highly variable furnace heat exchanger, the great catalyst part of the reaction of carbon monoxide and hydrogen and carbon dioxide vapor, then through the low-temperature shift to reduce to an acceptable level of carbon monoxide to methanation process. The design review described some of the major domestic and international situation and the development of synthetic ammonia industry trends and technological process, parameter identification and selection, discusses the plant's location; introduced the transformation process of the various processes and determine the design of high temperature shift and low temperature Transformation series of the process. Calculation of some of the major transformation process, including segment and transform section material balance, heat balance, equilibrium temperature and airspeed calculation. Calculation of some of the major equipment is a high temperature shift catalyst of specific terms, and according to the design task to do the conversion and transformation process flow chart with control points.Advantage of this design is to choose a better site and raw materials line to determine the good conditions, reasonable catalyst and energy utilization. In addition, investment in equipment designed to minimize costs.Keywords: ammonia; natural gas; transformation; transformation；目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (IV)1 综述.................................................................. - 1 -1.1 氨的性质、用途及重要性.......................................... - 1 -1.1.1 氨的性质................................................... - 1 -1.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用............................... - 1 -1.2 合成氨生产技术的发展............................................ - 2 -1.2.1世界合成氨技术的发展....................................... - 2 -1.2.2中国合成氨工业的发展概况................................... - 5 -1.3合成氨转变工序的工艺原理......................................... - 6 -1.3.1 合成氨的典型工艺流程介绍................................... - 6 -1.3.2 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................................... - 8 -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............................................ - 10 -1.4.4 工厂的选址................................................ - 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 -2.2.3 换热器101-C、102-C的热量衡算............................. - 28 -2.3 变换段的衡算................................................... - 30 -2.3.1 高温变换炉的衡算.......................................... - 30 -2.3.2 低温变换炉的衡算.......................................... - 32 -2.4 换热器103-C及换热器104-C的热负荷计算......................... - 35 -2.4.1 换热器103-C热负荷........................................ - 35 -2.4.2 换热器104-C热负荷........................................ - 35 -2.5 设备工艺计算................................................... - 36 -参考文献............................................................... - 40 -致谢................................................................... - 41 -附录................................................................... - 41 -1 综述1.1 氨的性质、用途及重要性1.1.1 氨的性质氨分子式为NH，在标准状态下是无色气体，比空气轻，具有特殊的刺激性臭味。
年产30万吨合成氨合成工段工艺设计目录摘要 .......................................................................................................................................... Abstract ..................................................................................................................................引言......................................................................................................................................第一章合成氨综述............................................................................................................1.1 氨的用途....................................................................................................................................1.2 氨的性质....................................................................................................................................1.2.1 氨的物理性质 .......................................................................................................................1.2.2 氨的化学性质 .......................................................................................................................1.3 合成氨的生产方法 .................................................................................................................1.4 合成工艺条件的选择.............................................................................................................1.4.1操作压力.................................................................................................................................1.4.2 反应温度 ................................................................................................................................1.4.3空速..........................................................................................................................................1.4.4合成塔进口气体组成..........................................................................................................1.5 合成氨工业的发展 .................................................................................................................第二章合成工段工艺简介..............................................................................................2.1 合成工段工艺流程简述 ............................................................................................2.2 工艺流程方框简图 ....................................................................................................2.3 设备简述.....................................................................................................................2.3.1 氨合成塔..................................................................................................................2.3.3 冷交换器..................................................................................................................2.3.4 氨冷器......................................................................................................................第三章工艺设计计算 .......................................................................................................3.1 设计要求.....................................................................................................................3.2 工艺流程图.................................................................................................................3.3 物料计算.....................................................................................................................3.3.1合成塔入口气体组分 ..............................................................................................3.3.2 合成塔出口气体组分 .............................................................................................3.3.3 合成率......................................................................................................................3.3.4 氨分离器气液平衡计算 .........................................................................................3.3.5 冷交换器气液平衡计算 .........................................................................................3.3.6 液氨储槽气液平衡计算 .........................................................................................3.3.7 液氨储槽物料计算 .................................................................................................3.3.8 合成系统物料计算 .................................................................................................3.3.9 合成塔物料计算 .....................................................................................................3.3.10 水冷器物料计算 ...................................................................................................3.3.11 氨分离器物料计算................................................................................................3.3.12 冷交换器物料计算 ...............................................................................................3.3.13 氨冷器的物料计算 ...............................................................................................3.3.14 冷交换器物料计算 ...............................................................................................3.3.15 液氨贮槽物料计算 ...............................................................................................3.4 热量衡算.....................................................................................................................3.4.2 氨冷凝器热量计算 .................................................................................................3.4.3 循环机热量计算 .....................................................................................................3.4.4 合成塔热量衡算 .....................................................................................................3.4.5 废热锅炉热量计算： .............................................................................................3.4.6 热交换器热量计算 .................................................................................................3.4.7 水冷器热量衡算： .................................................................................................3.4.8 氨分离器热量衡算： .............................................................................................第四章设备的选型与计算..............................................................................................4.1 设备选型.....................................................................................................................4.1.1 设备简述..................................................................................................................4.1.2 流程说明..................................................................................................................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..............................................................................................................4.3 辅助设备选型 ............................................................................................................4.3.1 废热锅炉..................................................................................................................4.3.2 热交换器..................................................................................................................4.3.3 水冷器......................................................................................................................4.3.4 冷交换器..................................................................................................................4.3.5 氨冷器I ...................................................................................................................结论......................................................................................................................................致谢......................................................................................................................................参考文献.................................................................................................................................附录......................................................................................................................................年产30万吨合成氨合成工段工艺设计摘要：氨是一种重要的化工产品，在国民经济中有重要的作用。
前言本设计是年产30万吨合成氨转化、净化工段的设计。
设计说明书分两部分。
第一部分是综述，分九章讨论了氨的性质、用途及其在国民经济中的地位，合成氨工业的现状及其发展趋势，现代大型氨长的生产特点，设计方案的论证，生产方法的综述与选择，本设计主要工艺参数的论证与确定，生产工艺流程的评述与选择，合成氨生产原理与本设计生产流程的叙述及本设计主要设备一览表。
第二部分是工艺设计计算，分别进行了消耗定额，返氢量的计算、天然气催化转化的计算、CO变换、气体净化、甲烷化过程的物料与热量衡算，换热器热负荷计算，最后进行了设备计算-----加压两段填料吸收塔工艺设计计算。
本设计附有转化、净化工段带控制点的工艺流程图、CO2吸收塔的装配图。
本设计选用Kellogg节能型流程，具有能耗低、流程简单的特点。
目录第一章.综述 (5)1.1 氨的性质、用途及其在国民经济中的地位 (6)1.2合成氨工业的现状及其发展趋势 (6)1.3现代大型氨厂的生产特点 (8)1.4设计方案的论证 (8)1.4.1原料的选择 (9)1.4.2原料的脱硫 (9)1.4.3造气 (10)1.4.4一氧化碳变换 (12)1.4.5 CO2的脱除 (13)1.4.6微量CO、CO2的脱除 (14)1.5本设计主要工艺参数的确定与论证 (15)1.5.1水碳比 (15)1.5.2转化炉出口气甲烷含量 (15)1.5.3转化压力 (16)1.5.4高低变换出口气中的CO含量 (16)1.5.5脱碳后CO2残余含量 (16)1.5.6吸收、再生的温度、再生塔的水汽比及溶液组成 (17)1.5.7甲烷化炉入口温度 (18)1.6生产工艺流程的评述与选择 (18)1.6.1 M.W凯洛格公司 (19)1.6.2布朗公司 (19)1.6.3帝国化学公司（ICI） (20)1.6.4托普索（Hald TopsØe）公司 (20)1.6.5伍德（Uhde）公司 (20)1.7合成氨生产原理与本设计生产流程的综述 (28)1.7.1原料气的脱硫 (28)1.7.2烃类蒸汽转化 (21)1.7.3 CO变换 (21)1.7.4原料气中CO2的脱除 (22)1.7.5甲烷化脱除微量的CO及CO2 (23)第二章工艺设计计算 (34)2.1设计依据： (34)2.2消耗定额、返氢量的计算 (34)2.2.1计算条件： (35)2.2.2计算变量 (35)2.2.3求解变量 (35)2.2.4计算 (35)2.3转化 (38)2.3.1一段转化炉物料衡算 (38)2.3.2二段炉物料、热量衡算 (42)2.4变换 (50)2.4.1高变物料、热量计算 (50)2.4.2低变炉物料、热量衡算 (53)2.4.3 102-F排水量计算 (56)2.5 CO2吸收塔原料气系统物料衡算 (58)2.5.1计算条件： (58)2.5.2.计算 (58)2.6甲烷化 (45)2.6.1甲烷化炉的物料衡算 (46)2.6.2甲烷化炉热量衡算 (47)2.6.3校核 (48)2.6.4 104-F排水量的计算 (49)2.7净化 (66)2.7.1本菲尔溶液循环量的计算 (66)2.7.2 1103-F排水量及回流水量的计算 (68)2.7.3 1110-C、1104-C热负荷的计算 (72)2.7.4吸收、再生系统的热平衡 (57)2.8换热器热负荷的计算 (65)2.8.1 103-C热负荷计算 (65)2.8.2 104-C热负荷计算 (66)2.8.3 1107-C的热负荷 (66)2.8.4 114-C热负荷计算 (86)2.8.5 144-C热负荷计算 (87)2.8.6 115-C的热负荷计算 (89)2.8.7 1115-C热负荷计算 (90)2.8.8 136-C热负荷计算 (92)第三章加压两段填料吸收塔设计 (73)3.1设计项目： (94)3.2设计条件 (94)3.3设计计算 (96)3.3.1塔型设计 (96)3.3.2 流体接触方式及喷淋 (96)3.3.3填料选择 (96)3.3.4上塔塔径计算 (97)3.3.5上塔填料高度计算 (80)3.3.6下塔塔径计算及下塔填料计算 (82)3.3.7校核计算 (85)第1章综述氮（N），是植物生长所必需的重要元素之一，空气的主要成分是氧和氮，其中氮占78%体积。
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。
合成氨毕业设计论文【篇一：毕业论文合成氨】目录前言 (2)第一章总论 (3)1.1生产方法论述 (4)1.2氨合成催化剂的使用 (5)第二章氨合成工艺 (5)2.1氨合成工艺流程叙述 (5)2.2主要设备特点 (6)2.2.1氨合成塔(r1801) (7)第三章冷冻工艺流程说明 (8)3.1冷冻工艺流程叙述及简图 (9)第四章自动控制 (10)4.1控制原则 (10)4.2 仪表选型 (10)第五章安全技术与节能 (11)5.1 生产性质及消防措施 (11)5.1.1生产性质 (11)5.1.2消防措施 (11)5.2节能措施 (12)参考文献 (13)致谢 (14)前言在常温常压下，氨是有强烈刺激臭味的无色气体，氨有毒，且易燃易爆，空气中含氨0.5％，在很短时间内即能使人窒息而死，含氨0.2％，在几秒钟内灼烧皮肤起泡，含氨0.07％，即会损伤眼睛。
氨的燃点150℃，在空气中的爆炸范围为16％～25％（体积）。
在标准状态下氨的密度0.771克/升，沸点－33.35℃，熔点（三相点）－77.75℃，气态氨加热到132.4℃以上时，在任何压力下都不会变成液态，此温度称为氨的临界温度。
氨极易溶于水，在常温常压下1升水约可溶解700升氨，氨溶于水时放出大量的热氨易与许多物质发生反应，例如：在催化剂的作用下能与氧反应生成no与co2反应生成氨基甲酸铵，然后脱水生成尿素。
4nh3?5o2?4no?6h2o2nh3?co2?nh4coonh2 （氨基甲酸铵）nh4coonh2?co(nh2)2?h2o氨还可与一些无机酸（如硫酸、硝酸、磷酸）反应，生成硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵等。
除了化肥工业以外，氨在工业上主要用来制造炸药和化学纤维及塑料。
氨还可以用作制冷剂，在冶金工业中用来提炼矿石中的铜、镍等金属，在医药工业中用做生产磺胺类药物、维生素、蛋氨酸和其他氨基酸等。
氨是在1754年由普利斯特里（priestly）加热氯化铵与石灰而制得。
合成氨是一种广泛应用于化肥、塑料、药品等领域的化学物质，具有
重要的经济和社会价值。
本文旨在设计一种年产30万吨合成氨的工艺，
以满足市场需求并提高生产效率。
首先，我们需要选择适合的反应器类型。
合成氨工艺通常采用催化剂
床层反应器，可有效控制反应温度和催化剂床的压力。
选择适宜的催化剂，如铁-铝催化剂，具有高催化活性和稳定性。
其次，反应器的设计需要考虑反应温度和压力。
合成氨反应的最佳工
艺条件为300-500摄氏度和150-250大气压。
通过调节反应条件，可以提
高氨气的产量和选择性。
在反应器后，需要进行气体分离和氨纯化处理。
气体分离通常采用低
温分离技术，如低温凝析法，可将氮气和未反应的氢气从产生的氨气中分
离出来。
随后，利用吸附剂和膜分离技术进行氨纯化处理，以提高氨气的
纯度和产品质量。
最后，废水处理也是一个重要的环节。
合成氨工艺中会产生废水，其
中含有高浓度的氨和其他有机物。
采用适当的废水处理工艺，如生物降解
和化学氧化等方法，可以有效降解有机物和去除氨，以达到环保要求。
总之，设计一种年产30万吨合成氨的工艺需要综合考虑反应器类型、反应条件、气体分离和氨纯化处理以及废水处理等因素。
通过合理设计和
优化工艺，提高生产效率和产品质量，将为合成氨行业的发展做出积极贡献。
年产30万吨合成氨工艺设计毕业论文目录摘要 (I)Abstract (II) (IV)1 综述.................................................................. - 1 -1.1 氨的性质、用途及重要性.......................................... - 1 -1.1.1 氨的性质................................................... - 1 -1.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用............................... - 1 -1.2 合成氨生产技术的发展............................................ - 2 -1.2.1世界合成氨技术的发展....................................... - 2 -1.2.2中国合成氨工业的发展概况................................... - 4 -1.3合成氨转变工序的工艺原理......................................... - 6 -1.3.1 合成氨的典型工艺流程介绍................................... - 6 -1.3.2 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................................... - 8 -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............................................. - 9 -1.4.3 工艺参数的确定............................................ - 10 -1.4.4 工厂的选址................................................ - 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 -2.2.3 换热器101-C、102-C的热量衡算............................. - 28 -2.3 变换段的衡算................................................... - 30 -2.3.1 高温变换炉的衡算.......................................... - 30 -2.3.2 低温变换炉的衡算.......................................... - 32 -2.4 换热器103-C及换热器104-C的热负荷计算......................... - 35 -2.4.1 换热器103-C热负荷........................................ - 35 -2.4.2 换热器104-C热负荷........................................ - 35 -2.5 设备工艺计算................................................... - 36 -参考文献............................................................... - 40 -致谢................................................................... - 41 -附录................................................................... - 42 -1 综述1.1 氨的性质、用途及重要性1.1.1 氨的性质氨分子式为NH3，在标准状态下是无色气体，比空气轻，具有特殊的刺激性臭味。
人们在大于100cm3/m3氨的环境中，每天接触8小时会引起慢性中毒。
氨的主要物理性质有：极易溶于水，溶解时放出大量的热。
氨水溶液呈碱性，易挥发。
液氨和干燥的氨气对大部分物质没有腐蚀性，但在有水的条件下，对铜、银、锌等金属有腐蚀作用。
氨的化学性质有：在常温下相当稳定，在高温、电火花或紫外光的作用下可分解为氮和氢。
具有可燃性，自然点为630℃，一般较难点燃。
氨与空气或氧的混合物在一定围能够发生爆炸。
氨的性质比较活泼，能与各种无机酸反应生成盐。
1.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。
世界上的氨除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合成的氨。
氨主要用于农业，合成氨是我化肥工业的基础，氨本身是最重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大都是先合成氨，再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分均占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、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”。
氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。
硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料生产。
液氨常用作制冷剂。
合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。
氨作为最为重要的基础化工产品之一，同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10%的能源用于合成氨。
随着世界人口的不断增加，用于制造尿素、硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵以及其它化工产品的氨用量也在增长。
据统计1994年世界氨产量为113.46Mt，其中中国、美国、印度、俄罗斯四个主要产氨国占了一半以上。
在化学工业中合成氨工业已经成为重要的支柱产业[1]。
1.2 合成氨生产技术的发展1.2.1世界合成氨技术的发展(一)原料构成的变化为了合成氨，首先必须提供氮和氢。
氮来自空气，氢来自水。
气和水到处都有，而且取之不尽。
传统的制氮方法是在低温下将空气液化、分离，以及水电解制氢。
由于电解制氢法，电能消耗大，成本高。
传统方法还是采用高温下将各种燃料和水蒸气反应制造氢。
因此合成氨生产的初始原料是焦炭、煤、焦炉气、天然气、石脑油、重油等，60多年来世界合成氨原料的构成变化见下表1-1。
表1.1世界合成氨原料构成（%）原料192919391953196519711975198019851990焦炭、煤65.253.6375.8 9.9.5.56.513.5焦炉气15.827.122 20天然气- 1.26 4460 627171773 .2 .0 .5 .0石脑油- - -4.8 2019.015.013.06重油- - -9.2 4.55.7.58.53其它19 18 15 166.5 5.0.51.0.5合计100 1010101010101010由表1-1可知，合成氨的原料构成是从以固体燃料为主转移到以气体燃料和液体原料为主。
自从北美大量开发天然气资源成功之后，20世纪50年代开始采用天然气制氨。
因为天然气便于管道运输，用作合成氨的原料具有投资省、能耗低等明显优点。
到20世纪60年代末，国外主要产氨国都已先后停止用焦炭、煤为原料，而以天然气、重油等为原料，天然气所占比重不断上升。
一些没有天然气资源的国家，如日本、英国在解决了石脑油蒸汽转化过程的析碳问题后，1962年开发成功石脑油为原料生产合成氨的方法。
石脑油经脱碳、气化后，可采用和天然气为原料的相同生产装置制氨。
但石脑油价格比天然气高，而且又是石油化工的重要原料，用于制氨受到一定限制。
为了扩大原料围，又开发了用重油部分氧化法制氢。
从此比石脑油价廉、来源广泛的重油和减压渣油开始作为合成氨的另一种原料。
表1-2为各种原料的日产1043.3t合成氨厂，相对投资和能量消耗比较。
由表可见，虽然各国资源不同，但选用原料的基本方向相同。
只要资源条件具备作为合成氨的原料。
首先应考虑天然气和油田气，其次采用石脑油。
表1.2 氨厂采用的各种原料的相对投资和能量消耗原料天然气重油煤相对投资费用 1.0 1.5 2.0能量消耗/(GJ/t) 28 38 48 特别是以天然气为原料的合成氨工业占了很大的比重，本设计就是以天然气为原料合成氨，主要是转化工段的设计。
(二)生产规模大型化20世纪50年代以前，氨合成塔的最大能力为日产200t氨，到60年代初期为400t。
随着蒸汽透平驱动的高压离心式压缩机研制成功，美国凯洛格公司运用建设单系列大型炼油厂的经验，首先运用工艺过程的余热副产高压蒸汽作为动力，于1963年和1966年相继建成日产544.31t和907.19t的氨厂，实现了单系列合成氨装置的大型化，这是合成氨工业发展史上第一次突破。
大型化的优点是投资费用低，能量利用率高，占地少，劳动生产率高。
从20世纪60年代中期开始，新建氨厂大都采用单系列的大型装置。
但是，大型的单系列合成氨装置要求能够长周期运行，对机器和设备质量要求很高，而且在超过一定规模以后，优越性并不十分明显了。
