下载文档原格式
毕业设计题目名称年产10万吨合成氨变换脱碳甲烷化工序设计系别化学工程系专业/班级应用化学09101班学生孙毅学号********指导教师（职称）顾海平（副教授）、解鹤（助教）摘要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。
在农业方面，氨主要用于制造氮肥和复合肥料。
工业上，氨是重要的无机化学和有机化学工业基础原料。
氨是由氮气与氢气在一定温度、压力、以及催化剂条件下反应生成。
本设计是以天然气为原料年产十万吨合成氨的变换脱碳与甲烷化工序的设计。
我国是传统的农业大国，对氨的需求量很大，更多合成氨厂的建立对农业的发展尤为重要。
通过比较，选择了以天然气为原料合成氨的工艺流程，因为天然气是一种洁净环保经济的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，能从根本上改善环境质量，以天然气为原料合成氨耗能较少，运输方便，而且现在以天然气为原料合成氨的工艺已经很成熟，我国的天然气储量也比较丰富。
本设计主要流程如下：原料气转化→变换→脱碳→甲烷化本设计主要阐述了国内外合成氨工业的现状及发展趋势，介绍了合成氨变换工序的流程、脱碳部分对CO2主要采用的化学吸收方法—本菲尔法；变换与脱碳工序的工艺参数的确定。
最后列出了选择以天然气为原料合成氨的优越性。
工艺计算部分设计主要对变换、脱碳、甲烷化进行了物料衡算、热量衡算，各换热器的热量衡算，设备计算并绘制了合成氨净化工序带控制点的工艺流程图。
本文还进行了脱碳系统的物料衡算、热量衡算，并进行高变炉的设备工艺计算，计算结果与生产实际十分相符。
最后，绘制出了该工序带控制点的工艺流程图。
根据计算得出的设计结果与实际10万吨合成氨生产十分接近。
关键词：合成氨变换脱碳甲烷化AbstractAmmonia is one of the important inorganic chemical products, occupies an important position in the national economy.In agriculture, the ammonia is mainly used in the manufacture of nitrogen fertilizer and compound fertilizer.Industrial ammonia is an important basic raw materials of inorganic and organic chemistry industry. Ammonia is a by nitrogen and hydrogen in a certain temperature, pressure, and catalyst under the conditions of reaction. The design is based on natural gas as raw material with an annual output of 10 million tons of synthetic ammonia conversion the decarbonization and methanation process design.China is a traditional agricultural country, the great demand for ammonia, ammonia plant establishment is particularly important to the development of agriculture. By comparison, select a process flow of natural gas as the raw material of synthetic ammonia, because natural gas is a clean green economy quality energy, almost no sulfur, dust and other harmful substances, can fundamentally improve the quality of the environment, using natural gas as raw material ammonia synthesis less energy, transportation, and natural gas as raw material ammonia synthesis process has been very mature, China's natural gas reserves are also rich. The design process is as follows:Feed ga s into → Tr a nsform → dec arburiza tion → meth anationThis design mainly on the current situation and development trend of the ammonia industry at home and abroad, the ammonia process of the transformation process, decarburization part of the CO2is mainly used in chemical absorption method - this Phil Law; determination of the technological parameters of the process of transformation and decarbonization . Listed at the end of the superiority of natural gas as raw material ammonia synthesis.The process calculation part of the design of the transformation, decarbonization, methanation material balance, heat balance, heat balance of the heat exchanger device calculated and plotted ammonia purification process with the process flow diagram of the control points.Article also decarburization system material balance, heat balance, and the hypervariable furnace equipment and technology, the calculation results with the production of the actual very consistent.Finally, draw out the process with a process flow diagram of the control points.Calculated design results very close to the actual 100,000 tons of synthetic ammonia production.Keywords: ammonia transform decarburization methanation目录摘要 (I)Abstract (II)第一章综述............................................................................................................................ - 1 -1.1氨的结构与性质......................................................................................................... - 1 -1.1.1氨的结构.......................................................................................................... - 1 -1.1.2氨的主要性质.................................................................................................. - 1 -1.1.3氨的主要用途................................................................................................... - 1 -1.2 合成氨工业产品的用途............................................................................................. - 2 -1.2.1 氨气用途.......................................................................................................... - 2 -1.2.2氨水用途.......................................................................................................... - 2 -1.3 合成氨工业的重要性................................................................................................. - 2 -1.3.1农业对化肥的需求........................................................................................... - 2 -1.3.2氨与能源工业关系密切.................................................................................. - 2 -1.4 合成氨的生产工艺..................................................................................................... - 3 -1.4.1原料气制备....................................................................................................... - 3 -1.4.2一氧化碳变换过程.......................................................................................... - 3 -1.4.3脱硫脱碳过程................................................................................................... - 3 -1.4.4甲烷化过程....................................................................................................... - 3 -1.4.5氨合成............................................................................................................... - 4 -1.5 合成氨的催化剂......................................................................................................... - 4 -1.5.1合成氨的催化机理.......................................................................................... - 4 -1.5.2催化剂的中毒.................................................................................................. - 5 -1.6影响合成氨的因素...................................................................................................... - 5 -1.6.1温度对氨合成反应的影响............................................................................... - 5 -1.6.2压力对氨合成反应的影响............................................................................... - 5 -1.6.3空速对氨合成反应的影响............................................................................... - 6 -1.6.4氢氮比对氨合成反应的影响........................................................................... - 6 -1.7发展趋势...................................................................................................................... - 7 -1.7.1原料路线的变化方向....................................................................................... - 7 -1.7.2节能和降耗....................................................................................................... - 7 -1.7.3与其他产品联合生产....................................................................................... - 7 -1.8 选择以天然气为原料合成氨的优越性..................................................................... - 7 -1.9 本设计基本工艺流程................................................................................................. - 9 - 第二章工艺计算.................................................................................................................. - 10 -2.1高温变换炉................................................................................................................ - 10 -2.1.1物料衡算......................................................................................................... - 10 -2.1.2热量衡算......................................................................................................... - 11 -2.1.3高变炉平衡温距核算..................................................................................... - 12 -2.1.4高变炉干空速核算......................................................................................... - 13 -2.2低温变换炉................................................................................................................ - 13 -2.2.1物料衡算......................................................................................................... - 13 -2.2.2热量衡算......................................................................................................... - 14 -2.2.3 废热锅炉103- C及甲烷化进气换热器104-C热负荷计算 .................... - 16 -2.3脱碳........................................................................................................................... - 16 -2.3.1进吸收塔总气量A总计算............................................................................. - 16 -2.3.2吸收塔出口气体组成计算............................................................................. - 17 -2.3.3苯菲尔溶液循环量的计算：......................................................................... - 19 -2.3.4低变再沸器热负荷计算................................................................................. - 21 -2.4甲烷化........................................................................................................................ - 22 -2.4.1甲烷化炉的物料衡算.................................................................................... - 22 -2.4.2甲烷化炉热量衡算......................................................................................... - 24 -2.4.3锅炉给水换热器热平衡................................................................................. - 24 -2.4.4水冷器热衡算................................................................................................. - 25 - 第三章高变炉的催化剂含量计算...................................................................................... - 27 -3.1变换炉中气体的绝热温升........................................................................................ - 27 -3.2各层气体组成............................................................................................................ - 27 -3.3催化剂用量计算........................................................................................................ - 28 - 参考文献.................................................................................................................................. - 30 - 结束语...................................................................................................................................... - 31 -致谢.......................................................................................................................................... - 32 -第一章综述1.1氨的结构与性质1.1.1氨的结构氨分子为三角锥型分子，是极性分子。
齐齐哈尔大学课程设计摘要在合成氨的过程中，经变换后的合成气含有较多的二氧化碳，如不将其清除，在合成氨生产时二氧化碳会使合成氨催化剂中毒。
本设计是年产十万吨合成氨车间脱二氧化碳工段的初步设计，采用NHD法的工艺流程来脱除原料气中的二氧化碳，并对吸收液进行再生，获得纯度较高的净化气，提高二氧化碳的回收率，简化流程，降低能耗，达到较高的经济效益指标。
本次设计的内容主要包括生产工艺的比较和确定，物料衡算和能量衡算，以及Aspen工艺流程模拟和绘制带控制点的工艺流程图。
关键词：合成氨NHD法二氧化碳工艺设计I齐齐哈尔大学课程设计AbstractIn the process of synthetic ammonia, the transformation of the syngas after contained more carbon dioxide, such as not them out, in synthetic ammonia production of carbon dioxide will make synthetic ammonia poisoning catalyst. This design is the annual capacity of one hundred thousand tons of carbon dioxide the ammonia workshop to take off a preliminary design of the section, the NHD process to removal of the carbon dioxide gas material, and the regeneration absorbing liquid, get high purity of the purification of gas, and improve the recovery of carbon dioxide, the process is simplified, reduce the energy consumption and achieve high economic efficiency index. The main content of design including production process compare and sure, material calculation and energy balance calculations, and Aspen process simulation and draw with control points of process flow diagram.Keywords:The NHD; Carbon dioxide; technological designII齐齐哈尔大学课程设计目录摘要 (I)Abstract ..........................................................................................................I I 第1章总论 (1)1.1氨的发现与制取 (1)1.2氨的用途 (1)1.3 我国合成氨工业的发展情况 (1)1.4 合成氨生产的典型流程 (2)1.5 脱碳在合成氨中的作用和地位 (3)第2章脱碳方法及工艺的选择 (4)2.1 脱碳方法的选择 (4)2.1.1脱碳方法种类及简介 (4)2.1.2脱碳方法的比较 (4)2.1.3脱碳方法的确定 (5)2.2脱碳工艺的选择 (6)2.2.1本设计工艺流程原理 (6)2.2.2本设计工艺流程简述 (6)2.3工艺操作条件 (7)2.3.1压力 (7)2.3.2温度 (8)第3章工艺计算 (9)3.1 设计条件 (9)3.2 物料衡算及热量衡算 (10)3.2.1物料衡算 (10)3.2.2热量衡算 (12)第4章三废治理和环境保护 (15)4.1 三废产生情况 (15)4.2 三废处理情况 (15)第5章自动控制 (16)5.1 自控设计原则 (16)5.2自控水平与控制点 (16)第6章全流程Aspen模拟 (17)参考文献 (22)致谢 (23)III齐齐哈尔大学课程设计第1章总论1.1氨的发现与制取氨是1754年由J.普里斯特利在加热氯化铵和石灰混合物时发现的，1784年C.L.伯托利确定氨由氢和氮组成。
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 (17)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。
关键词间接换热式最佳设计变换炉绝热温升接触时间前言一氧化碳变化是合成氨生产中一个重要组成部分。
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。
合成氨是一种重要的工业原料，广泛应用于农业、化工、医药等领域。
本文基于年产10万吨合成氨的工段工艺设计，旨在优化工艺流程，提高生产效率和质量，同时满足环保要求。
合成氨的主要生产方法是哈柏－博斯曼（Haber-Bosch）工艺，该工艺通过高温高压条件下将氮气和氢气催化反应生成合成氨。
下面是年产10万吨合成氨变换工段的工艺设计：一、气体预处理：氮气和氢气作为原料需要经过脱氧、除尘、脱硫等处理。
首先，气体通过管路系统进入脱氧器，脱氧器中通过还原剂将氧气还原成水蒸气，并通过除尘装置去除颗粒杂质。
然后，气体进入脱硫装置，通过催化剂将硫化氢还原成硫。
最后，气体经过压缩机增压至反应器所需的高压。
二、反应器系统：反应器是合成氨的核心设备，采用多床连续负压式反应器。
氮气和氢气按照适当的配比通过输送装置进入反应器，反应器内通过催化剂将氮气和氢气催化反应生成合成氨。
反应器床层数可根据实际需要确定，废热可回收利用进行预热。
同时，反应器系统还要配备适当的温度、压力和流量控制装置，以保证反应器内的运行条件稳定。
三、合成氨分离：反应后的气体中含有未反应的氮气、氢气和合成氨，需要进行分离处理。
首先，将反应气体冷却至低温，通过液相分离装置将液态氨分离出来。
然后，将氨气经过压缩，通过冷凝器冷却至液态，并收集分离出的液态氨。
未反应的氮气和氢气通过管道再次回流到反应器进行循环利用。
此外，分离出的液态氨还需要经过精制和储存处理，以确保质量和安全。
四、废气处理：合成氨生产中会产生大量的废气，包括未反应的氮气、氢气、氨气和其他杂质气体。
废气处理主要包括低温分离、吸收、洗涤等步骤。
首先，废气通过低温分离装置将其中的液态氨和水分离出来。
然后，通过吸收剂将氨气吸收，以减少其排放。
最后，利用洗涤液去除废气中的其他杂质气体，确保废气达到环境排放标准。
五、能耗优化：为了降低能耗和提高生产效率，可以采用余热回收和过程优化等措施。
余热回收可通过换热器将反应废热回收利用，进行气体预热和水蒸气生产。
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。
年产10万吨合成氨厂合成工段工艺设计第一部分设计说明书一、概述产品在国民经济中的地位及用途；国内外生产的发展概况；合成氨工业的展望。
氨在国民经济中占有重要的地位，现在约有80%的氨用来制造化学肥料，其余作为生产其他化工产品的原料。
除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氨肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵、氯化铵、氨水以及各种含氨混肥和复肥，都是以氨为原料的氨在工业上主要用来制造炸药和各种化学纤维和塑料。
从氨可以制的硝酸，继而再制造硝酸铵、硝化甘油、三硝基甲苯和硝基纤维素等。
在化纤和塑料工业中，则以氨、硝酸和尿酸作为氮源，生产已内酰胺，己二胺、人造丝、全脂树脂和脲醛树脂等产品氨的其他工业用途也十分广泛，例如作为制冰、空调、冷藏等系统的制冷剂，在冶金工业中用来提炼矿石中的铜、镍等金属，在医药和生物化学方面生产磺胺类生物、维生素、蛋氨酸和其他氨基酸等。
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]。
19 世纪以前农业上所需的氮肥来源主要来自于有机物的副产物和动植物的废物，如粪便、腐烂动植物等等，随着农业和军工生产的发展的需要，迫切的需要建立规模巨大的探索性的研究，化学家们设想，能不能把空气中大量的氮气固定下来，从而开始设计以氮和氢为原料的合成氨流程。
19 世纪，大量的化学家开始试图合成氨，他们试图利用高温、高压、电弧、催化剂等手段试验直接合成氨，均未成功。
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。
四川理工学院成人教育学院毕业设计(论文)题目教学点(班专业年级姓名指导教师定稿日期：年月日年产10万吨合成氨造气工段工艺设计摘要本设计是年产能力为10万吨合成氨造气工段（合成氨所需原料气---半水煤气）的初步工艺设计。
本设计采用常压固定床间歇制气法。
根据我公司生产实际及有关文献资料，完成物料、热量的计算。
内容：1.煤造气的发展及发展趋势；2.造气工段的生产原理，流程选择及生产方法的论证与选择；3.物料衡算、热量衡算；4.主要设备的计算及选型；5.安全技术及节能；6.技术经济。
关键字：合成，氨，半水煤气，工艺，设计The Design of Producing Coal Gas about Manufacturing Synthesis of Ammonia 100000T/a Abstract：This design is a primary design about the synthesis of ammonia 100000T/year techniques accidence contrive. The design owns the process of producing semi-water gas. The design completed the calculation of material and heat quantity according to relevant date. During the design period an instruction and four serials of diagram have been worked out.The instruction includes:1. The development history of producing coal gas and the developing trend.2. The production way of producing semi-water gas、demonstrating and the choosing ,factory chamber plan.3. The calculation of material and the calculation of heat quantity.4. The designing and technological calculation about the main equipments.5. Safety and saving energy.6. Economic estimate.Key words: synthesis; ammonia、semi-water gas、technology design.目录第一章绪论 (1)1.1 煤气化发展史 (1)1.2 煤气化技术发展趋势 (1)第二章生产方法的选择及论证 (2)2.1 生产方法的介绍 (2)2.1.1 固定床气化法 (2)2.1.2 流化床气化 (2)2.1.3 气流床气化 (3)2.1.4 熔浴床气化 (3)2.2 生产方案的选择及论证 (3)第三章常压固定床间歇气化法 (5)3.1 半水煤气定义 (5)3.2 固定床气化法的特点 (5)3.3 生产半水煤气对原料的选择 (5)3.4 半水煤气制气原理 (6)3.5 发生炉内燃料分布情况 (7)3.6 各主要设备的作用 (7)3.6.1 煤气发生炉 (7)3.6.2 燃烧室 (9)3.6.3 废热锅炉 (9)3.6.4 洗气箱 (10)3.6.5洗涤塔 (10)3.6.6 烟囱 (10)3.6.7 自动机 (10)3.7 间歇式制半水煤气的工艺条件 (10)3.8 生产流程的选择及论证 (11)3.9 间歇式气化的工作循环 (12)3.10 间歇式制半水煤气工艺流程 (13)第四章工艺计算 (14)4.1 煤气发生炉（含燃烧室）的物料及热量衡算 (14)4.2 物料及热量衡算 (16)4.3制气阶段的计算 (18)4.3.1 物料衡算 (18)4.3.2 热量衡算 (20)4.4 总过程计算 (22)4.5 配气计算 (24)4.6 消耗定额 (25)4.7 吹净时间核算 (25)4.8 废热锅炉的热量衡算 (26)4.9 夹套锅炉的物料及热量衡算 (30)第五章设备计算 (31)5.1 煤气炉指标计算 (31)5.2 煤气台数的确定 (32)5.3 空气鼓风机的选型及台数确定 (32)第六章各设备的选型及工艺指标 (33)6.1 Φ3米U.G.I型煤气发生炉的工艺指标 (33)6.2 燃料室的工艺指标 (34)6.3 洗气箱工艺指标 (34)6.4索尔维式废热锅炉工艺指标 (35)6.5填料式洗涤塔工艺指标 (36)6.6 煤气发生炉自动加煤机工艺指标 (36)6.7 10000m3螺旋式气柜的工艺指标 (36)6.8 集尘器 (37)第七章车间布置简述 (37)第八章安全技术与节能 (38)8.1 安全技术 (38)8.2 节能 (39)第九章投资与成本估算 (38)9.1 人员工资 (40)9.2 总投资计算 (40)9.3 成本计算 (42)参考文献 (44)致谢 (45)前言本设计说明书是年产10万吨合成氨厂造气工段的初步设计。
氨是一种重要的化工原料，特别是生产化肥的原料，它是由氢和氮合成。
合成氨工业是氮肥工业的基础。
为了生产氨，一般均以各种燃料为原料。
首先，制成含H2和CO等组分的煤气，然后，采用各种净化方法，除去气体中的灰尘、H2S、有机硫化物、CO、CO2等有害杂质，以获得符合氨合成要求的洁净的1：3的氮氢混合气，最后，氮氢混合气经过压缩至15Mpa以上，借助催化剂合成氨。
我国能源结构中，煤炭资源占很大比重。
煤的气化是煤转化技术中最主要的方面，并已获得广泛的应用。
煤气化提供洁净的可以管道输送的气体燃料。
当前城镇及大中型企业要求实现煤气化的迫切性越来越大，至今以合成气为原料的合成含氮、含氧化物、烃类及燃料的C化学技术已经获得相当成功，并且这方面的开发活动至今仍方兴未衰。
目前还在建设采用各种煤气化技术的工业化装置。
煤气化在各方面的应用都依赖于煤气化技术的发展，这主要因为煤气化环节往往在总投资及生产成本中占相当大的比重。
我国合成氨工业原料路线是煤汽油并举，以煤为主。
合成产量60%以上是以煤为原料，全国现有1000多家大中小型以煤为原料的合成氨厂。
随着油价的不断上涨，今后将停止以油为原料的新设备建设，并要求进行以煤代油的技术改造。
本说明书是在工艺和设备计算的基础上加以工艺论证及选择而编制的。
主要内容包括：绪论、设计任务及要求、生产方案，生产流程的选择及论证、制气生产原理、工艺指标、设备计算及选型、设备投资及成本估算。
此外，随书附有煤气发生炉装配图、造气工段带控制点工艺流程图、造气工段平面及立面布置图。
第一章绪论1.1 煤气化发展史煤炭气化，是以煤或焦碳为原料，用氧气（空气、富氧或纯氧）水蒸汽或氢气等作为气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤或焦碳中的可燃部分转化为气体燃料的过程。
煤炭气化包括煤的热解、气化和燃烧3部分。
煤炭气化时所得的可燃气体称气化煤气。
气化煤气可用于城市煤气、工业燃气和化工原料气及联合循环发电等。
煤炭气化至今已有150多年的历史。
19世纪50年代第一台阶梯式炉篦的西门子煤气化发生炉正式诞生，20世纪20年代研制成功沸腾床气化炉（1926年温克勒气化炉），30年代出现了加压气化技术，50年代出现了气流夹带床粉煤气化技术。
50年代后期，由于石油、天然气工业的兴起，煤制气技术的开发研究工作受到冲击。
70年代初，世界范围内发生了“石油危机”，一些工业发达国家又重新重视煤炭转化技术，各种新型的气化方法和气化炉型应运而生。
其种类繁多，方式各异。
现今，煤气化所制得煤气，主要用于如下几方面：（1）生产燃料煤气：（2）生产合成气：（3）生产还原气或氢：（4）联合循环发电。
1.2 煤气化技术发展趋势当前国内外煤完全气化技术发展的趋势，概括地可以归纳出如下几点：（1）气化向大型化方向发展，因为大型化可以提高单位设备的生产能力：（2）使用氧气为气化剂，提高煤气化炉的操作温度：（3）提高煤气化操作压力，几乎各种类型的新开发的气化炉都采用加压气化的工艺；（4）扩大气化煤种的范围，随着采煤机械化和水力采煤技术的发展，原煤中的碎煤产率越来越多，为了适应这种趋势，一些新开发的新气化方法都用碎煤或粉煤气化；（5）开发利用无污染的气化方法，许多开发的气化方法，都考虑了在工艺过程中消除或减少有害物质的产生。
总之，由于各国自然资源和社会条件的不同，具体的能源政策也各不相同，但可以预料在21世纪煤炭仍将成为世界的主要能源之一。
对于我国来说，随着国民经济的不断发展及人民生活水平的不断提高，应积极进行煤气化的研究，掌握和运用国内外的先进煤气化及其应用技术，对加快我国实现四个现代化有着重要的意义。
第二章生产方法的选择及论证2.1 生产方法的介绍煤气化犯法按不同的分类有多种，分叙如下：1.按制取煤气的热值分类为（1）制取低热值煤气方法，煤气热值低于8347kJ/m3；（2）制取中热值煤气方法，煤气热值16747~334948347kJ/m3；（3）制取高热值煤气方法，煤气热值高于334948347kJ/m3。
2.按供热方式分类，气化过程的供热方式有（1）部分气化方法；（2）间接供热；（3）由平行进行的反应器直接供热；（4）热载体供热。
3.按反应器的形式分类，气化方法有（1）移动床（固定床）；（2）流化床；（3）气流床；（4）熔融床。
本设计按反应器的分类方法来分别简要介绍各种方法。
2.1.1 固定床气化法煤的固定床气化是以块煤为原料。
煤由气化炉顶部间歇加入，气化剂由炉底送入，气化剂与煤逆流接触，气化过程进行得很完全，灰渣中残碳少，产物气体的显热中的相当部分供给煤气化前的干燥和干馏，煤气出口温度低，而且灰渣的显热又预热了入炉的气化剂，因此气化剂效率高。
这是一种理想的完全气化方式。
（1）固定床常压气化此方法比较简单，但对煤的类型有一定要求，即要求用块煤，低灰熔点的煤难以使用常压方法用空气或空气-水蒸汽作为气化剂，制得低热值煤气。
（2）固定床加压气化固定床加压气化最成熟的炉型是鲁奇炉。
它和常压移动床一样，也是自热式逆流反应床。
所不同的是采用氧气-水蒸汽或空气-水蒸汽为气化剂，在2.0-3.0Mpa和900~1100℃的湿度条件下连续气化方法。
2.1.2 流化床气化流化床气化又称沸腾床气化，它是以小颗粒煤为原料，将气化剂（蒸汽和富氧或氧气）送入炉内，是煤颗粒的炉内呈沸腾状态进行气化反应。
