年产10万吨合成氨合成工艺设计毕业设计论文

年产10万吨合成氨装置精制工段（烃化）设计目录1、前言2、原料的选择3、厂址的选择4、工艺的确定5、物料衡算6、环境保护与安全措施7、车间布置与设计8、工程概算9、设计总结与心得前言氨是最为重要的基础化工产品之一，主要用于制造氮肥和复料，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，液氨常用作制冷剂。

合成氨工艺涉及众多工段，本设计为年产10万吨合成氨装置精制工段烃化设计，烃化的主要任务是利用烃化反应的方法来净化精制合成氨原料气，使合成氨原料气进入氨合成工段之前的气体中CO 、CO2（俗称气体中的“微量”指标）总量小于10ppm，以达到合成氨入塔要求。

对烃化的工艺条件、反应原理及工艺流程作简要论述。

二、原料的选择合成氨生产的原料有焦炭、煤、天然气、重油等。

本设计以煤作为原料，因为我国煤炭资源丰富。

在原料来源方面有着先天的优势，从而降低生产过程的成本。

合成氨的生产需要氢气和氮气，氢气来源是以煤为原料经过造气、净化工序后，输出地精制气体（主要含量为H2）作为合成氨工段的生产原料。

氮气的来源主要是空气中的氮气，可以在低温下将空气液化、分离而得到，作为合成氨工段的另一重要原料。

三、厂址的选择本设计合成氨厂选址选于省六盘水市盘县两河新区。

1. 原料来源便捷两河新区位于老屋基煤矿、山脚树煤矿、红果镇煤矿、火铺煤矿等几大煤矿的中心地带，以煤为原料的合成氨工厂建立在此具有先天优势。

2.交通便利新区沪昆高速公路在沙坡和两河两地出入，即将通车的毕水兴高速公路水盘段与沪昆高速公路在区海铺呈十字交汇，正在修建的长昆快速铁路家庄站紧挨海铺交汇点和沪昆两河出口，320国道贯穿全境。

3.水资源丰富新区邻近的托长江为珠江水系分支，为工业的发展带来甘霖。

4.电力资源丰富两河新区有22万千伏安和11万千伏安的输变电站各一座，为配合搞好新区的建设，盘县供电局专门成立了两河新区电力服务领导小组，确保正常供电。

1 绪论 (5)1.1 煤气化发展史 (5)1.2 煤气化技术发展趋势 (5)2 生产方法的选择及论证 (6)2.1 生产方法的介绍 (6)2.1.1 固定床气化法 (6)2.1.2 流化床气化 (6)2.1.3 气流床气化 (7)2.1.4 熔浴床气化 (7)2.2 生产方案的选择及论证 (7)3 常压固定床间歇气化法 (8)3.1 半水煤气定义 (8)3.2 固定床气化法的特点 (8)3.3 生产半水煤气对原料的选择 (8)3.4 半水煤气制气原理 (9)3.5 发生炉内燃料分布情况 (10)3.6 各主要设备的作用 (10)3.6.1 煤气发生炉 (10)3.6.2 燃烧室 (11)3.6.3 废热锅炉 (12)3.6.4 洗气箱 (12)3.6.5洗涤塔 (12)3.6.6 烟囱 (12)3.6.7 自动机 (12)3.7 间歇式制半水煤气的工艺条件 (12)3.8 生产流程的选择及论证 (13)3.9 间歇式气化的工作循环 (14)3.10 间歇式制半水煤气工艺流程 (15)4 工艺计算 (16)4.1 煤气发生炉（含燃烧室）的物料及热量衡算 (16)4.2 物料及热量衡算 (17)4.3制气阶段的计算 (20)4.3.1 物料衡算 (20)4.3.2 热量衡算 (22)4.4 总过程计算 (24)4.5 配气计算 (26)4.6 消耗定额 (27)4.7 吹净时间核算 (27)4.8 废热锅炉的热量衡算 (28)4.9 夹套锅炉的物料及热量衡算 (32)5 设备计算 (33)5.1 煤气炉指标计算 (33)5.2 煤气台数的确定 (34)5.3 空气鼓风机的选型及台数确定 (34)6 各设备的选型及工艺指标 (35)6.1 Φ3米U.G.I型煤气发生炉的工艺指标 (35)6.2 燃料室的工艺指标 (35)6.3 洗气箱工艺指标 (36)6.4索尔维式废热锅炉工艺指标 (36)6.5填料式洗涤塔工艺指标 (37)6.6 煤气发生炉自动加煤机工艺指标 (37)6.7 10000m3螺旋式气柜的工艺指标 (38)6.8 集尘器 (38)7 车间布置简述 (39)8 安全技术与节能 (39)8.1 安全技术 (39)8.2 节能 (40)9.1 人员工资 (41)9.2 总投资计算 (41)9.3 成本计算 (43)参考文献 (44)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。

论文写作与指导姓名:学号:专业班级:指导老师:合成氨合成工艺的现状The present status of synthetic ammonia processWang西北民族大学化工学院，甘肃兰州 730124Northwest university for nationalities institute of chemical, lanzhou, gansu ，730124 摘要：合成氨是重要的化工原料, 在国民经济中占有重要地位，本文在文献调研的基础上综述了合成氨设备、催化剂、合成氨工艺三方面的现状和未来发展趋势。

在设备方面，通过对冷管型合成塔和绝热型合成塔新技术的综述和两种设备的对比，阐述了国内外合成氨设备的不同之处，及国内外合成氨设备的优劣，提出了国内合成氨设备的发展建议。

合成氨工艺方面，通过转化、变换、脱碳、合成四方面综合阐述了目前合成氨工艺技术的现状和发展趋势，介绍了近年来国内外合成氨工艺的新技术和工艺流程方面的新进展。

关键词：合成氨；新工艺；合成塔Abstract：Ammonia is one of the most important chemical production，It has an important station in national economy. This article has summarized the ammonia synthesis by ammonia equipment, catalyze, and technology to describe the actuality and the future which based the literature disquisition. For the equipment through the difference of the cold tube compose tower and insulate compose tower, we can know which is better and it can also give some advice of the development for our country equipment.For the technology, through the transform, commutation, decarburization and compose which tell the technology at present and development in future .introduce the new technology and the new development in technology flow.Key words: ammonia synthesis; new technology; catalyst; reactor1 、合成氨的历史过去制氢是在水煤气发生炉中加水蒸汽使其焦炭气化，氮则以空气形式通入，使氢氮维持正确比例。

毕业论文声明本人郑重声明：1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。

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10万吨年合成氨厂两段中间间接换热式变换炉的最佳工艺设计毕业设计10万吨/年合成氨厂两段中间间接换热式变换炉的最佳工艺设计学院：化学化工学院班级：20101331班学号：2010133108姓名：姚正贤指导老师:王智娟完成时间:2013年8月30日目录绪论 (6)一、合成氨原料 (6)1、合成氨生产工艺 (6)2、 氨的用途 (6)二、合成氨的生产现状 (7)1、世界合成氨生产现状 (7)2、我国合成氨生产现状 (7)三、合成氨技术的发展趋势 (8)设计条件 (9)一、最佳设计条件式的建立 (9)二、最佳温度变换率分配方案和接触时间的计算 (10)1、已知条件 (10)2、在T~x 图上标绘出平衡曲线和最佳温度曲线 (12)3、由条件式I 确定第一段出口状态和第二段入口状态。

(13)（1）绝热操作线方程及绝热温升的确定 (13)4.用条件式2T ∏确定二段出口状态 (16)三、催化剂用量的计算 (19)1、第一段11001V C R υτ= .................................................................. 19 2、第二段20022V C V T R ∴= ................................................................... 19 3、总用量3+13.5310.4214.95m 12V V V RT R R ==+= ....................... 19 四、变换炉工艺尺寸的确定 .. (19)五、 附录 (22)1、正负面积求变化率： (22)2、求接触时间 (23)10万吨/年合成氨厂两段中间间接换热式变换炉的最佳工艺设计摘要本设计根据效益最好的原则，以变换炉催化剂体积最小为目标函数，导出了间接换热式变换炉最佳设计的条件式，并通过计算机求解，得出年产十万吨合成氨厂变换炉所需B113型催化剂的理论体积，可供有关设计部门和生产单位参考。

摘要：本毕业设计论文针对年产10万吨合成氨变换工段的工艺设计进行了研究和探讨。

合成氨作为一种重要的工业原料，在农业、化工等领域有着广泛的应用。

本论文通过对合成氨的生产工艺进行研究，设计了一个能够满足年产10万吨合成氨需求的变换工段工艺。

关键词：合成氨、工艺设计、变换工段、年产10万吨第一章引言1.1研究背景合成氨是一种重要的工业化学品，广泛应用于农业肥料、化工原料等领域。

随着工业化进程的不断推进和全球化经济的发展，对合成氨的需求不断增加。

为了满足生产需求，设计年产10万吨合成氨变换工段工艺是非常重要的。

1.2研究目的和意义本论文的研究目的是设计一种合成氨变换工段工艺，以满足年产10万吨合成氨的生产需求。

通过对工艺参数的研究和分析，实现合成氨的高效生产和优质产品的制备。

第二章合成氨的工艺流程和原理2.1合成氨的制备方法合成氨的制备方法主要有催化剂法、电化学法和生物法等。

本论文选用催化剂法进行合成氨的制备，因为催化剂法具有成本低、效率高的优点。

2.2合成氨的工艺流程合成氨的工艺流程一般包括气体净化、催化转化和分离纯化等步骤。

本论文设计的工艺流程包括氨合成反应器、冷却系统、分离塔等工艺单元。

3.1工艺参数的确定工艺参数的确定是设计合成氨变换工段工艺的基础。

本论文根据生产需求和催化剂特性，确定了合成氨的最佳反应温度、压力和催化剂用量等参数。

3.2工艺单元的设计根据合成氨的工艺流程，设计了氨合成反应器、冷却系统和分离塔等工艺单元。

通过对每个工艺单元的分析和计算，确定了各个单元的结构和尺寸。

第四章工艺优化和改进4.1工艺优化方法本论文采用模拟和计算的方法对合成氨变换工段工艺进行了优化。

通过对不同工艺参数的变化进行模拟和计算，得出了最佳的工艺条件。

4.2工艺改进措施在进行工艺优化的基础上，提出了一些工艺改进措施，以提高合成氨变换工段的效率和产品质量。

第五章结论通过对年产10万吨合成氨变换工段工艺设计的研究，本论文设计了一个能够满足生产需求的合成氨工艺。

合成氨厂变换车间工艺设计摘要：本设计主要是对合成氨工厂变换工段的设计，此设计选用中变串低变工艺流程。

工艺计算过程主要包括物料衡算，能量衡算以及设备选型计算等。

关键词：合成氨；变换；计算The Technological Design on transform System forAmmonia PlantAbstract：This design was mainly for the synthetic ammonia plant shift conversion section. The technological process used the middle temperature change first ，and then used the low temperature change .Process calculation mainly included material balance, energy balance and equipment selection.Key words:ammonia synthesis, transform , calculation.目录第1章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 目的和意义 (1)1.3 合成氨工业概况 (2)1.3.1 基本现状 (2)1.3.2 发展趋势 (2)1.3.3 应用领域 (2)1.4 变换工艺介绍 (3)1.4.1 中温变换工艺 (3)1.4.2 中串低变换工艺 (3)1.4.3 中低低变换工艺 (3)1.4.4 全低变工艺 (4)1.5 变换工艺的选择 (4)1.5.1 工艺原理 (4)1.5.2 工艺条件 (4)1.5.3 工艺流程确定 (5)1.5.4 主要设备的选择说明 (6)第2章物料与热量衡算 (7)2.1 已知生产条件 (7)2.2 水气比的确定 (7)2.3 中变炉CO的实际变换率的求取 (8)2.4 中变炉催化剂平衡曲线 (9)2.5 最佳温度曲线的计算 (10)2.6 中变炉一段催化床层的物料衡算 (10)2.6.1 中变炉一段催化床层的物料衡算 (11)2.6.2 对出中变炉一段催化床层的变换气的温度进行估算 (13)2.6.3 中变炉一段催化床层的热量衡算 (13)2.7 中变一段催化剂操作线的计算 (16)2.8 中间冷凝过程的物料和热量计算 (17)2.9 中变炉二段催化床层的物料与热量衡算 (18)2.9.1中变炉二段催化床层的物料衡算： (19)2.9.2 中变炉二段催化床层的热量衡算： (21)2.10 中变炉物料、热量恒算结果列表 (23)2.11 低变炉的物料与热量衡算 (24)2.11.1 低变炉的物料衡算 (24)2.11.2 低变炉的热量衡算 (26)2.12 低变炉催化剂平衡曲线 (28)2.13 最佳温度曲线的计算 (29)2.14 废热锅炉的热量和物料衡算 (30)2.15 水蒸汽的加入 (32)2.16 主换热器的物料与热量的衡算 (33)2.17 调温水加热器的物料与热量衡算 (34)第3章设备的选型 (36)3.1 中变炉的计算 (36)3.1.1触媒用量的计算 (36)3.1.2第一段床层触媒用量 (36)3.1.3 第二段床层触媒用量 (37)3.1.4 触媒直径的计算 (39)3.2主换热器的计算 (41)3.2.1传热面积的计算 (41)3.2.2 设备直径与管板的确定 (42)3.2.3 传热系数的验算 (42)3.2.4 壳侧对流传热系数计算 (44)3.2.5 总传热系数核算 (45)3.2.6传热面积的核算 (45)3.3 其他主设备 (46)第4章设备一览表 (47)参考文献 (48)致谢 (49)第1章 绪 论1.1 概述氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。

学院毕业设计天然气年产10万吨合成氨合成段1引言氮是植物营养的重要成分之一，大多数的植物不能直接吸收存在于空气中的游离氮，只有当氮与其他元素化合以后，才能被植物吸收利用。

将空气中的游离氮转变为化合态氮的过程称为“固定氮”。

20世纪初，经过人们的不懈探索，终于成功的开发了三种固定氮的方法：电弧法、氰氨法、和合成氨法。

其中合成氨法的能耗最低。

1913年工业上实现了氨合成以后，合成氨法发展迅速，30年代以后，合成氨法已成为人工固氮的主要方法。

1.1氨的性质氨化学式为NH3常温下为无色有刺激性辛辣味的恶臭气体，会灼伤皮肤、眼睛，刺激呼吸道器官粘膜，空气中氨的质量分数占0.5% ~ 1.0%就会使人在几分钟内窒息。

氨的主要物理性质见表0-1。

氨在常温加压易液化，称为液氨。

氨易溶于水，与水反应形成水合氨（NH3 + H2O=NH3·H2O）简称氨水，呈弱碱性，氨水极不稳定，受热分解为氨气和水，氨含量为1%的水溶液PH为11.7。

浓氨水氨含量为28% ~ 29%。

氨的化学性质比较活泼，能与酸反应生成盐，如与盐酸反应生成氯化铵；与磷酸反应生成磷酸铵；与硝酸反应生成硝酸铵；与二氧化碳反应生成甲基甲酸铵，脱水后生成尿素等等。

表1-1氨的主要物理性质[1]年产10万吨合成氨合成工段设计1.2氨的用途氨主要用于制造化学肥料，如农业上使用的所有氮肥、含氮混合肥和复合肥等；也作为生产其他化工产品的原料，如基本化学工业中的硝酸、纯碱、含氮无机盐，有机化学工业的含氮中间体，制药工业中磺胺类药物、维生素，化纤和塑料工业中的己酰胺、己二胺、甲苯二异氰酸酯、人造丝、丙烯腈、酚醛树脂等都需要直接或间接地以氨为原料。

另外在国防工业尖端技术中，作为制造三硝基甲苯、三硝基苯酚、硝化甘油、硝化纤维等多种炸药的原料。

氨还可以做冷冻，冷藏系统的制冷剂。

1.3合成氨的发展历史1.3.1氨气的发现十七世纪30年代末英国的牧师、化学家S.哈尔斯（HaLes，1677～1761）,用氯化铵与石灰的混合物在以水封闭的曲颈瓶中加热，只见水被吸入瓶中而不见气体放出，1774年化学家普利斯德里重做该实验，用汞代替水来密封，制得了碱空气（氨），并且他还研究发现了氨的性质，发现氨极易溶于水、可以燃烧，还发现该气体通以电火花时其容积增加，而且分解为两种气体：H2和N2，其后H.戴维（Davy，1778～1829）等化学家继续研究，进一步证明了2体积的氨通过电火花放电后，分解为1体积的氮气和3体积的氢气[2]。