万吨合成氨模型和大型炼油厂炼油装置整体模型

目录1．总论 (1)1.1设计任务的依据 (3)1.2概述……………………………………………………………………………1.2.1设计题目 (7)1.2.2 设计具体类容范围及设计阶段 (7)1.2.3设计的产品的性能、用途及市场需要 (8)1.2.4简述产品的几种生产方法及特点 (8)1.3产品方案 (8)1.4设计产品所需要的主要原料规格、来源 (8)1.4.1设计产品所需要的主要原料来源 (8)1.4.2涉及产品所需要的主要原料规格 (8)1.5生产中产生有害物质和处理措施 (8)1.5.1氨气和液氨 (8)1.5.2合成氨废水 (8)2．生产流程及生产方法的确定 (8)3．生产流程简述 (14)4．工艺计算 (16)4.1原始条件 (16)4.2物料衡算 (16)4.2.1合成塔物料衡算 (18)4.2.2氨分离器气液平衡计算 (19)4.2.3冷交换器气液平衡计算 (19)4.2.4液氨贮槽气液平衡计算 (25)4.2.5液氨贮槽物料计算 (29)4.2.6热交换器热量计算 (35)4.2.7水冷器热量计算 (36)4.2.8氨分离器热量核算 (39)5. 主要设备选型 (39)5.1废热锅炉设备工艺计算 (40)5.1.1计算条件 (40)5.1.2 官内给热系数α计算 (41)5.1.3管内给热系数αi计算 (42)5.1.4总传热系数K 计算 (43)5.1.5平均传热温差m Δt 计算 (44)5.1.6传热面积 (45)5.2主要设备选型汇总 (46)参考文献 (42)年产10万吨合成氨合成工艺设计摘要：介绍合成氨合成生产工艺流程，着重通过对此工艺流程的物料衡算，能量衡算确定主要设备选型。

关键词：氨合成；生产工艺；物料衡算；能量衡算；设备选型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”。

中石油下属炼化企业CNPC （china national petrolem corporation）中石化下属炼化企业CPCC （china petrolem chemical corporation）大庆石化是中国石油天然气股份有限公司的地区分公司。

是以大庆油田原油、轻烃、天然气为主要原料，从事炼油、乙烯、塑料、橡胶、化工延伸加工、液体化工、化肥、化纤生产，并承担工程技术服务、生产技术服务、机械加工制造、矿区服务等职能的特大型石油化工联合企业。

公司始建于1962年，前身是大庆石油化工总厂，1999年10月重组分立为大庆石化公司和大庆石化总厂；2007年6月重新整合为大庆石化公司。

炼油、化肥、化工和腈纶装置分别于1963年、1976年、1986年和1988年建成投产。

经过四十多年的发展，公司逐步形成了以炼化生产为主，工程技术、多种经营、矿区服务并存的“四位一体”业务格局。

现有二级单位34个，员工万人，生产装置137套，固定资产原值285亿元、净值115亿元，2007年销售收入达到395亿元。

年加工原油650万吨，乙烯生产能力60万吨/年，聚乙烯56万吨/年，聚丙烯10万吨/年，丙烯腈8万吨/年，丁辛醇8万吨/年，苯乙烯9万吨/年，聚苯乙烯万吨/年，SAN7万吨/年，万吨/年，顺丁橡胶8万吨/年，腈纶丝万吨/年，合成氨45万吨/年，尿素76万吨/年，复合肥30万吨/年。

可生产48个品种187个牌号的产品。

公司整体通过了ISO9002质量体系认证，被评为全国质量管理先进企业，产品出厂合格率始终保持100%。

石油、化工、塑料、腈纶等系列产品荣获全国市场同行业“产品质量、服务质量无投诉用户满意品牌”称号。

企业先后荣获了全国“五.一”劳动奖状、全国思想政治工作优秀企业、国家“守合同重信用”企业、黑龙江省文明单位标兵等称号，实现了生产与安全、能源与环境、企业与社会、企业与员工的和谐发展。

前进中的大庆石化公司，将以科学发展观为指导，认真履行企业的经济责任、政治责任和社会责任，努力创造良好的经营业绩，最大限度地回报股东、回报社会、回报员工，实现公司价值的最大化。

年产20万吨合成氨厂工艺设计摘要氨的工业生产主要是利用氮气和氢气通过催化剂的催化而得到。

本设计是年产20万吨合成氨厂的工艺设计，但由于合成氨的整个生产工艺较长，细节问题较多，鉴于设计时间的紧迫，本设计主要对合成氨的主要工段——合成工段进行了工艺计算、设备选型，并绘制了全厂平面布置图、合成氨工艺流程示意图、合成工段带控制点工艺流程图、合成工段物料流程图、合成车间的立面图和平面图。

关键词：氨，催化剂，工艺，图Ammonia Plant Process of The Technological Designof 200,000 t Ammonia Per YearABSTRACTThe industrial production of ammonia is used mainly nitrogen and hydrogen through the catalyst to be obtained. The design of the annual output of 200,000 tons of synthetic ammonia plant process design, but because of the ammonia production process is longer, more details, in view of the urgency of the design time. The main design of the main section of ammonia-synthesis section of the technology, equipment selection, and the mapping of the entire plant layout map Ammonia Process Chart, Synthesis Process control point with the process flow chart Synthesis Process flowchart materials, synthetic workshop elevation and floor plans.KEY WORDS:ammonia ，catalyst ，technology ，chart目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 工程设计背景与发展状况 (1)1.1工程设计的背景 (1)1.2我国合成氨产业概况 (1)1.3我国合成氨需求现状及设计规模 (1)2 工程设计条件与总平面布置 (3)2.1工程设计条件 (3)2.1.1 原材料及辅助物料的资源条件 (3)2.1.2 公用工程概述 (3)2.1.3 劳动力资源条件 (3)2.2总平面布置 (3)2.2.1 总平面布置的基本原则 (3)2.2.2 总平面布置概述 (4)3 化工工艺设计 (7)3.1车间组成概述 (7)3.2车间生产综合叙述 (7)3.2.1 合成工段的概况及特点 (7)3.2.2 工作制度 (7)3.2.3 产品的主要技术规格及标准 (8)3.2.4 工艺流程叙述 (8)4 合成工段的工艺计算及设备选型 (10)4.1合成工段设计要求 (10)4.2合成工段物料衡算图 (10)4.3.1 物料衡算 (11)4.3.2 热量衡算 (24)4.3.3 主要设备的计算 (31)4.3.4 主要设备型号一览表 (45)5 安全生产及环境保护 (46)5.1环境保护与综合利用 (46)IV5.2劳动安全卫生 (46)致谢 (48)参考文献 (49)年产20万吨合成氨工厂工艺设计 11工程设计背景与发展状况1.1 工程设计的背景合成氨是化学工业中的一种重要的基础原料。

合成氨的工艺流程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。

除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。

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。

德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。

于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6%以上。

这是目前工业普遍采用的直接合成法。

反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。

合成氨反应式如下:N2+3H2=2NH3(该反应为可逆反应,等号上反应条件为:"高温，高压",下为:"催化剂")合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。

经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

合成氨是由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。

别名:氨气。

分子式NH3英文名:synthetic ammonia。

世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。

合成氨装置模型图: 1.工业生产上合成氨装置图2、合成氨工艺流程叙述:(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。

对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

(2)净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

? 一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。

ppp pp pp ppp pp pp ppp pp pp pp ppp pp pp pp ppp pp pppp pppp p国内、外气头大型合成氨装置规模研究唐 硕 马明燕 胡 健 （中国寰球工程公司 北京 100029）摘 要 简要介绍了在开展中国石油集团公司重大科技专项“大型氮肥工业化成套技术开发”前期，为了确定经济可行的 生产装置规模，调查、研究了国内外以天然气为原料大型合成氨装置规模的发展趋势，综合分析了原料天然气的供应、产 品市场、工艺技术可靠性、设备制造能力和运行可靠性等因素，认为 2000t /d 左右的合成氨装置规模应该是经济的，结合大氮肥技术开发项目确定装置规模为 1 500t /d 合成氨。

关键词 天然气 合成氨 规模 研究R ese a r ch in so u r c e of gas for l a r ge -s ca l e ammonia plant scale d omes t i cand ab r o adTANG Shuo MA M i n g -y an HU J i an（China Huanqiu Cont r a c t i ng & E nginee ring C o r po r at i on , Be iji ng 100029）A b s t r act The pa per briefly i nt r odu c e s e arly in C hina P et r o l e um C o r po r at i on de ve l op i ng a m a j o r scie nce a nd te c hno l ogy p r o j e c ts "l a r ge n i t r oge nous fe rtilize r industria liza tion sets te c hno l ogy de ve l opme nt ", su r ve y i ng and r e sea rc h i ng in l a r ge -s c a l e ammon i a p l a nts with natu r a l gas as ra w mate r i a l hom e a nd a b r oa d , ana l yz i ng supp l y of raw mate r i a l s na tu r a l gas , product ma rk et , re lia bility of te c hno l ogy , ca pa city of equ i pme nt ma nufa c tu r i ng a nd relia bility of ope r at i ng , in orde r to dete r m i ne e c onom i c a l v i a b l e p r odu c t i on un i t scale a nd other factors c om p r e he ns i ve l y . And ge t fo ll owing conclusion: 2 000t /d am mon i a p l a nt sca le s shou l d be the e c onom y , c om b i ne d w ith n i t r oge n te c hno l ogy de ve l opme nt p r o j e c ts to dete r m i ne the sca le of the de vice shou l d be 1 500t /d of .K e yword s nature ga s synthet i c a m mon i a scale r ese a rc h1 国外合成氨装置的规模及发展趋势 1.1 合成氨工业最初发展阶段合成氨工业装置始建于上世纪之初。

全国炼厂大型线性规划优化模型的开发及应用丁泉1宋爱萍2王春1刘磊1（1中国石油天然气集团公司资本运营部 2 中国石油规划总院炼化所）摘要石化行业价格和供需波动频繁,局部的优化已无法适应综合性国际能源公司整体业务链管理的需要。

同时，重大项目决策都是在多目标条件下的最优化筛选过程，要充分考虑整体与局部、长远与短期、收益与风险等诸多因素，单一的就项目论项目的评价方法有待于进一步提高。

开发的全国炼厂大型线性规划优化模型将原油、炼厂、成品油消费市场作为一个不可分割的价值链进行分析，综合考虑原料供给、价格、原料互供、加工负荷、方案、产品结构、需求、销售等因素，指导生产经营及项目论证。

同时，提出了建立统一规范的数据采集分析、评价体系及原油评价数据库，加强对经济参数、市场细分和超大规模线性规划解题器的超前研究，以及进一步优化存量、优选增量的建议。

关键词线性规划优化物流配送加工流程全国炼厂项目评价一、优化模型开发的目的和意义1.石化行业发展的内在需要[1] [2]随着中国石油天然气股份有限公司（以下简称中国石油）在国内外资本市场上市，公司管理体制发生了深刻变化，生产计划、投资决策的权力越来越集中，经营环境变化对公司经营效益的影响也越来越明显。

如何以市场为导向，选择合适的原油品种和加工量，优化原油配置、加工方案和产品结构，降低原油采购成本和操作费用，提高资产利用效率，化解由于炼厂毛利空间下降和产品质量升级换代所带来的成本压力。

所以，公司的生产经营迫切需要一套在多变量和多约束条件下的优化决策系统，以市场为导向，以企业的利润最大化为目标，进行整体统筹优化，为生产经营提供辅助决策依据，全面提升公司的运营效率和经济效益。

2.提高市场适应能力的需要石油石化行业的价格和供需波动较大，频繁的波动给企业稳定的生产经营带来了一定困难，也为优秀企业创造了发展机遇和空间。

从近几年生产经营看，国外动荡的经济形势引起原油价格大幅波动，国内宏观经济高速增长造成局部地区炼化产品的供需矛盾，如何把握市场不稳定、地区不均衡状态下的市场竞争与合作；如何应对原油及相关炼化产品价格波动蕴藏的经营风险和机遇；如何根据市场变化及时调整生产、库存、销售和配送计划，建立科学决策、快速应对的反应体系和执行机制，都需要石化企业以市场为导向进行量化测算，使决策管理更为科学、高效、灵活，提高市场快速反应能力。

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。

第一章总论一、指导思想化工设计是政治、经济和技术紧密结合的一门科学技术。

化工设计在新厂建设，老厂改造挖潜中具有极其重要的作用，也可以说设计是生产的先导，是科研成果转化为工业化大生产的必经途径。

因此，设计质量的好坏，对化工行业的发展影响极大，一定要在思想上充分的重视。

有关化工设计方面的知识和技能，不仅对专门从事化工设计的人员需要学习和掌握，而且对从事化工生产、科学实验和技术管理方面的人员，也同样需要具备。

因此，化工工艺专业的学员一定要掌握化工设计方面的基础知识。

从教学出发对学生进行化工设计方面的基本训练，有助于培养学生综合运用理论知识，联系生产实际，提高分析和解决问题的能力，有助于提高学生的运算技巧和设计绘图的能力，当然设计能力的培养和深化，有赖于更多的实践，只有通过实践，积累经验，才能培养思维、想象和创造的能力，才能促进设计能力的不断提高。

总之，经过初步训练，具有一定的化工工艺设计能力后，在生产、基建、科研和管理等方面，一定会发挥出重要的作用。

二、设计依据1、毕业设计是以设计者深入现场收集的数据，掌握所设计项目的生产程序。

2、以毕业设计任务书和化工工艺专业课本及参考书为依据。

三、设计规模及操作制度1、设计规模：年产15万吨合成氨装置。

2、操作制度：根据化工生产的特点，采用四班三倒轮换操作。

3、生产制度：根据设备的大、中、小修及偶然事故的发生，年生产日一般为330天左右。

大修：20天 3年|次（一般）中修：7天 1年|次小修：1～5天（经常）4、发展规划：向年产30万吨合成氨发展。

四、主要原料来源、数量及组成主要原料气为新鲜气：1、生产原料：合成氨用的氢氮混合气规格：压力为320大气压（表压）成份：按气体体积百分数H2=74.63% N2=24.87% （CH4+A r）=0.5%2、消耗定额氢氮混合气：2800m3∕吨氨河水： 62吨∕吨氨锅炉用化学净水：7.5吨∕吨氨电：130千瓦∕小时吨氨五、辅助原料来源、组成及数量来源：来自水、气及其它副产品。

氨合成反应工程数学模型氨合成反应是一种重要的工业化学反应，用于生产氨气（NH3），广泛应用于化肥、塑料、燃料电池等领域。

在氨合成过程中，数学模型在工程设计和优化中扮演着重要的角色。

本文将介绍氨合成反应工程数学模型的研究现状、关键参数和模型的应用。

一、氨合成反应工程数学模型的研究现状在氨合成反应中，数学模型可以描述反应物浓度、温度、压力等参数随时间的变化规律，进而预测和优化反应过程。

目前，关于氨合成反应工程数学模型的研究已有较多进展。

1. 基于动力学模型的研究动力学模型是氨合成反应工程数学模型中的关键组成部分。

通过实验数据和反应机理，可以建立反应速率方程，描述反应物浓度随时间的变化。

常用的动力学模型包括鲍尔曼方程、修正鲍尔曼方程等。

这些模型考虑了催化剂活性、温度、压力等因素对反应速率的影响，能够准确预测反应过程。

2. 热力学模型的研究热力学模型描述了氨合成反应中热力学平衡的变化。

通过考虑温度、压力和反应物浓度等因素，可以计算反应热力学平衡常数和反应热。

这些参数对反应的产率和能耗有着重要影响。

热力学模型可以帮助工程师优化反应条件，提高氨气的产率和能源利用效率。

3. 流体力学模型的研究氨合成反应中，流体流动对反应效果也有很大影响。

流体力学模型可以描述气相和液相的速度场、浓度分布和温度分布等。

这些模型可以帮助优化反应器的结构和操作条件，提高氨合成的效率和稳定性。

二、氨合成反应工程数学模型的关键参数氨合成反应工程数学模型中的关键参数包括反应速率常数、热力学平衡常数、传质系数和反应器尺寸等。

1. 反应速率常数反应速率常数描述了反应物浓度对反应速率的敏感程度。

它与催化剂活性、温度和压力等因素紧密相关。

准确确定反应速率常数是氨合成反应数学模型的关键。

2. 热力学平衡常数热力学平衡常数描述了反应反向进行的趋势，与温度和压力等因素密切相关。

合适的热力学平衡常数可以帮助预测氨合成反应的平衡位置和产率。

3. 传质系数传质系数描述了气体和液体相中物质传输的速率。

模型产品详细参数表30 万吨/ 年合成氨装置仿真模型1、规格：3500x 1800mm2、制作说明：30 万吨/ 年合成氨装置立体模型是我厂在大连理工大学、石油大学、浙江工业大学专业老师指导下，根据教学的需要，按照合成氨工厂的设备、管道、厂房等配置要求以及模型工艺特点而完整系统地按比例制作的仿真合成氨工厂模型。

该套模型装置采用电动、灯光、立体、透视、标识、色彩等现代化技术手段，使这一“微型工厂”仿真性强，具有逼真、美观、动态、直观等特点。

装置模型具有工艺特征和典型设备的内部结构，使学生不出校门就掌握了实习所需掌握的大部分内容，使学生在宝贵的工厂实习时间里，去真正实习生产、实习操作和控制，完成一个高起点、高效率的实习环节，同时节省在工厂里的实习时间，节省资金。

该套装置模型制作精巧、逼真、设备齐全，设备位号清晰、管线色彩鲜艳，按行业标准着色，便于工艺流程走向，管道内布有灯光，演示合成氨的工艺流程。

模型设有绿化带，整体美观实用。

该套装置模型其主要布置有：该套装置模型其主要设备有：1 、脱硫系统设备：主要有过滤器、吸入罐原料气压缩机、加氢转化器、脱硫槽、换热2、烃转化为CO CO2 H2系统设备：主要有一段转化炉、二段转化炉、废热锅炉、高低变换炉、换热器。

3、粗气体净化系统设备（采用苯菲尔特液脱碳法）：主要有CO2吸收塔、再生塔、甲烷化炉、分离罐、贫液泵、半贫泵、闪蒸槽、储罐、换热器。

4、纯合成气压缩、合成氨系统设备：主要有氨冷器、吸入罐、合成气压缩机、氨合成塔、开工加热炉、换热器。

5、循环气、合成气分离、惰性气体排出系统设备：主要有循环气压缩机（冰机）、氨分离器、三级闪蒸塔、氨冷器、换热器。

6、蒸汽平衡系统设备：主要有高压汽包、废热锅炉、辅助锅炉、透平、再沸器、换热器。

7、其它设备：主要有水处理车间、控制室、配电室、办公楼、绿化带等。

8、系统管线：主要有工艺气管、水管线、蒸汽管线、苯菲尔特液管线、氨管线。