合成氨可行性报告

毕业设计题报告

学生姓名： 刘富阳 学 号： *************

专 业： 能源化学工程

设计题目： 年产35万吨合成氨工艺设计

指导教师： ***

2017 年 3 月10 日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册）；

4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

1.1 合成氨生产工艺及其意义

氨是重要的无机化工产品之一，合成氨工业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。 我国合成氨装置很多，但合成氨装置的控制水平都比较低，大部分厂家还停留在半自动化水平，靠人工控制的也不少，普遍存在的问题是：能耗大、成本高、流程长，自动控制水平低。这种生产状况下生产的产品成本高，市场竞争力差，因此大部分化肥行业处于低利润甚至处于亏损状态。为了改变这种状态，除了改变比较落后的工艺流程外，实现装置生产过程优化控制是行之有效的方法。

毕业设计（论文）开题报告

题 目 年产12万吨合成氨合成工段工艺设计

学 院 专 业

班 级 学 号

学生姓名 指导教师

开题日期 《年产12万吨合成氨合成工段工艺设计》开题报告

一、选题的背景与意义：

本课题是指导老师提高毕业生设计能力而选定的。希望通过此次课程设计让学生可以较好地把理论学习中的分散知识点和实际生产操作有机结合起来，得到较为合理的设计成果，达到课程设计训练的目的，提高学生分析和解决化工实际问题的能力。

氨是一种重要的含氮化合物。氮是蛋白质质中不可缺少的部分，是人类和一切生物所必须的养料；可以说没有氮，就没有蛋白质，没有蛋白质，就没有生命。大气中存在有大量的氮，在空气中氨占78％（体积分数）以上，它是以游离状态存在的。但是，如此丰富的氮，通常状况下不能为生物直接吸收，只有将空气中的游离氮转化为化合物状态，才能被植物吸收，然后再转化成人和动物所需的营养物质。把大气中的游离氮固定下来并转变为可被植物吸收的化合物的过程，称为固定氮。目前，固定氮最方便、最普通的方法就是合成氨，也就是直接由氮和氢合成为氨，再进一步制成化学肥料或用于其它工业。

通过该设计锻炼自己严谨科学的治学态度，将理论知识运用于实践中，发现差距，改进方法。我国是一农业大国，每年对化肥的需求位于世界第一，如何提高我国化肥的生产技术水平是我们化学工作者得任务之一。合成气是合成氨生产的最后一道工序也是整个生产中最为重要的一环，产率合成的好坏直接影响整个化肥的生产。

二、合成氨工业的发展趋势：

合成氨工业的发展趋势: ①原料路线的变化方向。煤的储量约为石油、天然气总和的10倍，自从70年代中东石油涨价后,从煤制氨路线重新受到重视,但因以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故,预计到20世纪末,世界大多数合成氨厂仍将以气体燃料为主要原料。②节能和降耗。合成氨成本中能源费用占较大比重，合成氨生产的技术改进重点放在采用低能耗工艺、充分回收及合理利用能量上，主要方向是研制性能更好的催化剂、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。③与其他产品联合生产。合成氨生产中副产大量的二氧化碳，不仅可用于冷冻、饮料、灭火，也是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的原料。

河南化工　ＨＥＮＡＮ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２００７年第２４卷　合成氨生产中非等压　醇烷化工艺应用的可行性分析　谷中鸣　，连永强　（１．河南省化工研究所，河南郑州４５￣５２；２．平顶山飞行化工（集团）有限公司，河南平顶山４６７００１）　摘要：在合成氨装置中，采用清洁生产工艺——非等压醇烷化工艺替代目前的铜洗工艺，从源头上彻底消除原铜　洗工序的因排放废水、废气造成对环境的污染；在减少污染的同时节省能耗，降低合成氨的生产成本。　关键词：合成氨；清洁生产；醇烷化；铜洗；节能降耗　中图分类号：ＴＱＩ１３．２６　文献标识码：Ｂ　文章编号：ｌ００３—３４６７（２００７）０２－００４６—０２　平顶山飞行化工（集团）有限公司地处淮河流　烷化系统，设在压缩机６段出口，压力约为２２～　Ｅ上游，其排污情况对淮河水质影响较大。该企业　３１．４　ＭＰａ，这样使得甲醇生产具备较宽的调节范　有两套化肥生产装置，其中一期化肥生产装置受　围，甲醇化压力高，使气体净化度得到保证。　巨厂初期的技术及物质条件所限，其精炼工序采用　在非等压醇烷化工艺中，由氨合成工段供给甲　勺工艺是利用铜氨液除去残余碳氧化物，此工艺自　烷化维持反应温度所需的热量，不需用电，降低了成　匀化程度不高，安全运行可靠性差，三废治理困难，　本。虽然非等压醇烷化工艺需设备较多，但工厂在　呈行费用高，因此亟需进行改造。本文对非等压醇　合成改造时有多余高压设备，仅需增加少量设备或　毛化工艺在合成氨生产中应用的可行性进行了分　对内件做改造即可。　千。　非等压醇烷化工艺的技术方案　该公司经过考察、分析，决定在合成氨装置上采　日由南京国昌化工科技有限公司开发的“非等压醇　老化工艺”。其工艺技术方案为：在压缩机５段出　］（中压，１２．５～１６．０　ＭＰａ）设置一套中压醇化装　，把脱碳系统出口ＣＯ和ＣＯ，的７０％～８０％转化　甲醇；在缩机６段出口（高压，２２．０～３１．４　ＭＰａ）　｝别设置一套甲醇化和甲烷化装置，将中压醇化余　Ｆ的２０％～３０％的ＣＯ和ＣＯ　，通过高压醇化装置　专化为甲醇，出高压甲醇塔的ＣＯ和ＣＯ　含量仅为　．０２％。高压烷化装置以深度净化为主，将０．０２％　勺ＣＯ和ＣＯ２转化为Ｈ２０及ＣＨ　，出ＩＳｌ气体中ＣＯ　砷ＣＯ　含量可达０．０１％以下，可以直接去氨合成系　充。　该工艺的特点是有两个甲醇化系统、一个甲烷　｛二系统，第一个甲醇反应系统以生产甲醇为目的，设　至压缩机５段出口，压力约１２．６　ＭＰａ；第二个甲醇　乏应系统以脱除碳氧化物为目的，并紧接着串联甲　２工艺优点　２．１　吨氨新鲜气气耗不增加　ＣＯ、ＣＯ　与Ｈ２反应生成甲醇是一种体积缩小　的反应，压力越高，净化度越高。如果醇化塔全部放　在中压（１２．５　ＭＰａ），醇化塔出口气体中（ＣＯ＋ＣＯ　）　的含量在０．３％～０．７％；而将中压醇化后再增设高　压（２２．０～３１．４　ＭＰａ）醇化塔，高压醇化系统出口气　体中（ＣＯ＋ＣＯ　）的含量可以达到０．０２％。因此，高　压烷化反应后气体中的ＣＨ　增加很少，氨合成系统　放空气量也基本没有增加，吨氨新鲜气体单耗基本　不增加。　２．２　ＣＯ、ＣＯ　、Ｈ　等气体全部有效利用　醇化塔如果全部放在中压段（１２．５　ＭＰａ），出醇　化系统气体中（ＣＯ＋ＣＯ　）含量按０．３％～０．７％计　算，０．３％～０．７％的ＣＯ、ＣＯ　在烷化塔内反应吨氨　需要消耗Ｈ　、ＣＯ、ＣＯ　等气体约３８．５７　ｉｎ　，而且高　达０．３％～０．７％的ＣＯ、ＣＯ　转化为烃醚及烷类物　质，不但耗氢多，也使合成气中惰性气含量增加较　多。烃醚类物质本身成分复杂，不具有回收价值，有　收稿日期：２００６—１２—０４　作者简介：谷中鸣（１９６８一），男，工程师，从事化工环境影响评价工作，电话：（０３７１）６７９５７６５８。

南京工业大学

合成氨仿真实习报告书

学 院：

班级、学号：

姓名（签名）：

2011年11 月 2

1 实习目的

仿真实习是认识实习实习计划的组成部分，通过实习使学生了解化工生产一般特点、规律和工艺参数的控制，获得化工生产实践知识，培养运用化工专业理论知识，分析和解决实际问题的能力，为今后毕业论文（设计）和所从事的化工实际工作打下良好的实践基础。

2 实习要求

1.实习装置为合成氨生产仿真装置。要求了解并熟悉生产过程及控制，包括：

1） 生产方法和原理，原料、催化剂及产品特性；

2） 生产工艺流程（流程中设备、主副管线，过程操作和控制）；

3） 各工序工艺条件及控制：主要设备操作温度、压力和组成；

4） 主要设备型式、结构；

5） 主要设备及管线上的控制仪表及调节方法。

2.搜集信息途径

1） 听讲座（拟安排工艺及设备、仿真装置及操作等讲座）；

2） 现场实习：熟悉工艺流程、设备、及仿真软件操作，熟悉仿真模型；

3） 阅读实习指导书、流程图、设备图及其它文献资料。

3 实习内容

仿真实习的主要内容是：以河南化肥厂为原型的大型合成氨全流程仿真模型和以宁夏化工厂为原型的合成氨大工段DCS控制系统仿真软件。两者均以天然气为原料的合成氨工艺，通过仿真实习了解合成氨工艺原理与流程，掌握合成氨生产中的主要参数和DCS控制系统的操作。

3 3.1 合成氨装置转化工段

1、概述

转化工段包括下列主要部分:

原料气脱硫、原料气的一段蒸汽转化、转化气的二段转化、高变、低变、给水、炉水和蒸汽系统。

2、原料气脱硫

天然气中含有少量硫化物，这些硫化物可以使多种催化剂中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氢能腐蚀设备管道。因此，必须尽可能地除去原料气中的各种硫化物。