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合成氨中串低变工艺设计 毕业设计

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合成氨中串低变工艺设计毕业设计摘要本文是关于以天然气为原料年产15万吨合成氨变换工段初步设计。

在合成氨的生产中，一氧化碳变换反应是非常重要的反应。

本设计的原料气中含有部分一氧化碳，不能直接作为合成氨的原料，而且对合成氨的催化剂有毒害作用，必须在催化剂的作用下通过变换反应除去。

因此，一氧化碳变换反应既是原料气的净化过程，又是原料气的制造过程。

本设计采用中串低工艺流程，其主要包括工艺路线的确定、中低温变换炉的物料衡算和热量衡算、变换炉和换热器进行总体结构设计及计算。

最终绘制出了该工序带控制点的工艺流程图。

关键词：天然气；一氧化碳变换；低温变换炉AbstractThis article is a preliminary design section what about the annual output of natural gas as raw materials to transform fifteen thousand tons of carbon monoxide ammonia .In the production of ammonia, carbon monoxide shift conversion is a very important reaction. Because the gas contains part of carbon monoxide and it not only couldn't be directly used as those of the raw materials of synthetic ammonia, but also have poisoning effect on the catalyst of ammonia there must be removed through the catalytic reaction about the catalyst for transformation. So the carbon monoxide shift conversion is not only a gas purification process of raw materials, but also the manufacturing process of feed gas. This design uses medium and low temperature shift in series process, it contains the determination of process route, the Medium and Low Temperature Shifting Furnace of material balance and heat balance, shifting furnace and heat exchanger in overall structure design and calculation. Finally draw out the process control with process flow diagram. Keywords:natural gas; carbon monoxide shift conversion;Low Temperature Shifting Furnace目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 综述............................................................... - 1 -1.1氨的性质和用途 (1)1.1.1 氨的理化性质................................................ - 1 -1.1.2 氨的用途.................................................... - 1 -1.2合成氨技术的发展史.. (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.. (4)1.3.1 合成氨的典型工艺流程介绍.................................... - 4 -1.3.2 合成氨转化工序的工艺原理.................................... - 6 -1.3.3 合成氨变换工序的工艺原理.................................... - 6 -1.4设计方案的确定 (6)1.4.1 原料的选择.................................................. - 6 -1.4.2 工艺流程的选择.............................................. - 7 -1.4.3 工艺参数的确定.............................................. - 8 -1.4.4 工厂的选址.................................................. - 9 -2 变换工段物料及热量衡算 .............................................- 10 -2.1中温变换物料衡算及热量衡算.. (10)2.2低变炉的物料与热量计算 (24)2.3废热锅炉的热量和物料计算 (30)2.4主换热器的物料与热量的计算 (33)2.5调温水加热器的物料与热量计算 (34)3 设备的计算.........................................................- 35 -3.1低温变换炉计算.. (35)3.2中变废热锅炉 (37)主要参考文献..........................................................- 42 -结束语................................................................- 44 -致谢.................................................................- 45 -附录..................................................................- 46 -1综述1.1氨的性质和用途1.1.1氨的理化性质（1）物理性质：在常温常压下，氨是具有特殊刺激性臭味的无色气体，能刺激人体器官的粘膜。

氨有强烈的毒性，空气中含有0.5%（体积）的氨，就能使人在几分钟内窒息而死。

在标准条件下，氨的相对密度为0.5971（空气为1）。

氨还易被液化，在0.1MPa下，将其冷却到－33.5℃，氨就能冷凝成无色液体，同时放出大量的热量。

若氨在0.10MPa下冷却至－77.7℃，就凝结成略带臭味的无色结晶。

液氨也很易气化，降低压力可急剧蒸发，并吸收大量热量。

氨极易溶于水，可制成含氨15～30%（质量）的商品氨水。

氨水呈弱碱性，易挥发。

（2）化学性质：与酸酐或酸直接作用，生产相应的铵盐；与二氧化碳作用生成氨基甲酸铵，进一步脱水生成尿素；在铂催化剂存在下，可与氧气作用，生成一氧化氮和水，继续氧化并与水作用生成硝酸；高温下（800℃以上）能分解成氢气和氮气；与一氧化碳或者与甲烷和氧气作用，生成氢氰酸。

氨的自燃点为630℃，在空气中燃烧生成氮和水。

常温常压下，氨在空气中的爆炸范围为15.5～28%，在氧气中的爆炸范围为13.5～82%[1]。

1.1.2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，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。

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。

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[2]。

1.2合成氨技术的发展史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。

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，近几年来世界合成氨原料的构成变化见下表1.1。

表1.1全球合成氨原料结构占产能的比例（%）年份1990 2000 2008 2013天然气煤炭+石油焦石脑油（燃油）7713.5614652120.177.22.168285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。

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[3]。

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 1.52.0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。

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【】毕业论文毕业设计年产20万吨合成氨厂工艺设计

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【】毕业论⽂毕业设计年产20万吨合成氨⼚⼯艺设计年产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)5.2劳动安全卫⽣ (46)致谢 (48)参考⽂献 (49)1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。

合成氨变换工段设计

合成氨变换工段设计

宁夏工商职业技术学院毕业论文题目：合成氨变换工段设计作者：焦鹏丽学号：2101100125系别：化工工程系专业：应用化工技术指导教师：李晋萍专业技术职务讲师2012 年1月1 宁夏银川宁夏工商职业技术学院毕业设计说明书题目：合成氨变换工段设计作者：焦鹏丽学号：2101100125系别：化工工程系专业：应用化工技术指导教师：李晋萍专业技术职务讲师2012 年1月1 宁夏银川摘要:本文是关于煤炭为原料一氧化碳变换工段初步设计。

在合成氨的生产中，一氧化碳变换反应是非常重要的反应。

用煤炭制造的原料气中，含有一部分一氧化碳，这些一氧化碳不能直接做为合成氨的原料，而且对合成氨的催化剂有毒害作用，必须在催化剂的催化作用下通过变换反应加以除去。

一氧化碳变换反应既是原料气的净化过程，又是原料气的制造过程。

本设计主要包括工艺路线的确定、中温变换炉的物料衡算和热量衡算、触媒用量的计算、中温变换炉工艺计算和设备选型、换热器的物料衡算和热量衡算以及设备选型等。

关键词：煤炭；一氧化碳变换；中温变换炉；流程图结论中提到完成了设计宗指，但你的设计宗指到底是什么?没有表达出来。

结论中也没有对你的设计做一个总结，你到底做这个设计的做用是什么?解决了什么问题?目录中二级目录应比一级目录再缩进两格，下级目录同理。

目录第一章绪论11.1 氨的性质和用途11.1.1 氨的性质11.1.2 氨的用途11.2 我国合成氨生产现状21.3 一氧化碳变换在合成氨中的意义2第二章变换流程及工艺条件32.1 变换工艺原理32.1.1变换反应的热力学分析32.1.2 变换反应的动力学分析42.2变换工艺的选择42.3 工艺条件52.3.1 温度52.3.2 压力62.3.3 水汽比6第三章工艺计算73.1 基本工艺数据的确定73.1.1水气比的确定73.2中变炉一段催化床层的物料衡算83.2.1 中变炉一段催化床层的物料衡算83.2.2中变炉一段催化床层的热量衡算93.2.3 中变一段催化剂操作线的计算123.3中间冷凝过程的物料和热量计算123.4中变炉二段催化床层的物料与热量衡算143.4.1中变炉二段催化床层的物料衡算：143.4.2中变炉二段催化床层的热量衡算163.4.3中变二段催化剂操作线计算173.5 主换热器的物料与热量的衡算193.6 调温水加热器的物料与热量衡算203.7低变炉的物料与热量衡算213.7.1低变炉的物料衡算213.7.2低变炉的热量衡算233.7.3 低变催化剂操作线计算243.7.4 最佳温度曲线的计算25第四章设备计算274.1中变炉的计算274.1.1催化剂用量的计算274.1.2设备直径与管板的确定29结论30致31参考文献32第一章绪论氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产，它不仅是所有食物和肥料的重要成分，也是所有药物直接或间接的组成。

合成氨变换工段工艺中变串低变换热设计

合成氨变换工段工艺中变串低变换热设计

合成氨变换工段工艺中变串低变换热设计合成氨是一种重要的化学原料，广泛应用于农业、化工、制药等领域。

合成氨变换工段是合成氨生产过程中的核心环节，其主要目的是将天然气和氮气催化转化为氨气。

变换热设计在合成氨变换工段中起到至关重要的作用，影响着变换器的热平衡和工艺效率。

合成氨变换工段工艺中的变换热设计主要包括换热管束和变换器结构的设计两个方面。

换热管束的设计主要考虑到换热面积的确定、管束布置和流体参数的选择。

变换器结构的设计则包括变换器壳体的形状和材质选择、空气和水的进出口位置等。

在合成氨变换工段中，变换热设计的关键是保证足够的换热面积，使得催化剂能够充分利用，同时又要考虑到压降、流阻等因素对工艺效率的影响。

为了实现这一目标，可以采用多种方式进行变换热设计。

首先，可以通过增大换热管束的数量和长度来增加换热面积。

可以采用多层管束并且每层管束之间留有一定的间隙，以增加空气和水的流动路径，提高换热效果。

此外，还可以通过增加管束的内径和减小换热管的壁厚，增加有效的换热面积。

其次，可以通过选择合适的流体参数来优化变换热设计。

例如，可以通过调整空气和水的流量、温度、压力等参数，以达到最大的换热效果。

另外，变换器结构的设计也起到非常重要的作用。

变换器壳体的形状和材质的选择直接影响着换热器的热传导性能和机械强度。

一般来说，可以选择球形、管式或壳管式的结构，以满足不同工艺要求。

材质方面，可以选择耐高温、耐腐蚀的材质，以延长换热器的使用寿命。

最后，合成氨变换工段的变换热设计还需要考虑到安全性和可靠性。

例如，需要保证换热器的壳体有足够的强度，能够承受工作压力和温度的变化。

此外，还需要考虑到清洗和维护的便利性，以减少生产中的停机时间和成本。

总之，合成氨变换工段工艺中的变换热设计是一个复杂而关键的问题。

通过合理的换热管束和变换器结构设计，可以实现高效、安全、可靠的合成氨生产。

年产10万吨合成氨变换工序毕业设计完整说明书(可编辑)

年产10万吨合成氨变换工序毕业设计完整说明书(可编辑)

年产10万吨合成氨变换工序毕业设计完整说明书目录摘要IIIAbstract IV第一章总论部分 11.1设计对象规格 11.2产品品种和产品性质 11.2.1产品品种 11.2.2产品性质 11.3原料的来源和规格 11.4合成氨在国民经济中的地位和用途 11.5建厂位置选择 21.6全厂生产路线的选择论证 31.6.1煤气化及造气炉选择31.6.2本设计造气基本原理71.6.3本设计造气工艺流程71.7原料气的净化81.7.1脱硫81.7.2变换101.7.3脱碳101.7.4精制121.8氨合成141.9年工作日和工作制度的确定16第二章工艺部分172.1 重点设计工序(变换工序)的基本原理17 2.1.1变换反应的特点 172.1.2化学平衡172.1.3催化剂的选择212.1.4化学动力学272.2变换工序生产方法选择论证292.2.1工艺技术路线选择292.2.2全低变工艺流程 302.3变换炉主要参数312.4工艺操作条件的确定322.4.1温度322.4.2压力332.4.3 H2O/CO 33第三章工艺计算..343.1物料及热量计算353.1.1计算基准及已知条件353.1.2全工段物料及变换率计算353.1.3 1#变换炉一段计算373.1.4 1#变换炉二段计算423.1.5 2#变换炉计算493.1.6 增湿器物料及热量衡算523.2设备计算573.2.1主换热器573.2.2 次换热器593.2.3 催化剂计算 62第四章非工艺部分714.1环境保护及三废处理724.1.1废水724.1.2 废气724.1.3 废渣734.1.4噪声734.2技术经济指标73参考文献 (73)致谢.74附录 (75)年产10万吨合成氨工程项目工艺设计(重点工序:变换工序,CO进口含量:28.0%)摘要合成氨生产工序主要有原料气的制取、原料气的净化和氨合成,原料气的净化又分为原料气的脱硫、CO变换、脱碳和精制。