30万吨以上天然气原料合成氨装置能效对标最佳实践报告(1)

2021年产30万吨合成氨技改项目可行性研究报告2021年7月目录一、项目概况 (3)二、项目实施的背景 (3)三、项目实施的必要性 (4)1、淘汰合成氨落后产能，推动工艺革新，促进生产更节能、环保、安全、高效 (4)2、降低下游产品生产成本和外购运输费用，提升盈利能力与长期经济效益53、强化产业链一体化战略布局，增强抵御风险能力及主业核心竞争力 (5)四、项目实施的可行性 (6)1、政策支持复合肥行业转型升级，本次技改项目顺应政策导向 (6)2、强大的技术研发实力，为项目实施提供强劲技术保障 (6)五、项目产品市场前景 (7)六、项目实施计划 (8)七、项目投资概算 (9)一、项目概况本项目由公司负责实施，项目总投资150,000.00万元，拟使用募集资金100,000.00万元。

其中，设备购置费61,454.95万元、安装工程费36,149.82万元、建筑工程费26,890.52万元，其他费用25,504.71万元。

项目计划建设周期为24个月，主要建设内容包括煤气化装置、空分装置、合成氨装置、硫回收装置以及与之相配套的三废治理设施等公用工程和辅助工程设施。

本项目建成后可降低企业成本，提升盈利能力，强化产业链一体化的战略布局，增强公司抵御风险的能力与磷复肥主业核心竞争力。

二、项目实施的背景公司将继续做大做强磷复肥主业，实现资源完全自给，增强主业核心竞争力，提高企业抗风险能力。

目前公司具有年产各类高浓度磷复肥逾800万吨的生产能力，配套生产合成氨不能满足下游生产需要，年需外购合成氨数量较大，费用较高。

一方面，现有合成氨生产工艺落后、产能产量无法满足下游产品需求；另一方面，合成氨一般以液氨形态存在，大量液氨运输存在安全隐患，因此急需在荆门当地建设一套合成氨生产装置，解决企业安全用氨问题。

公司通过本次项目，投建年产30万吨合成氨工艺技改项目，不仅顺应国家淘汰落后产能、节能环保发展要求，还将降低外购合成氨成本和运输费用，杜绝运输环节安全隐患，创造经济和社会双重效益。

年产30万吨合成氨合成工段工艺设计目录摘要 .......................................................................................................................................... Abstract ..................................................................................................................................引言......................................................................................................................................第一章合成氨综述............................................................................................................1.1 氨的用途....................................................................................................................................1.2 氨的性质....................................................................................................................................1.2.1 氨的物理性质 .......................................................................................................................1.2.2 氨的化学性质 .......................................................................................................................1.3 合成氨的生产方法 .................................................................................................................1.4 合成工艺条件的选择.............................................................................................................1.4.1操作压力.................................................................................................................................1.4.2 反应温度 ................................................................................................................................1.4.3空速..........................................................................................................................................1.4.4合成塔进口气体组成..........................................................................................................1.5 合成氨工业的发展 .................................................................................................................第二章合成工段工艺简介..............................................................................................2.1 合成工段工艺流程简述 ............................................................................................2.2 工艺流程方框简图 ....................................................................................................2.3 设备简述.....................................................................................................................2.3.1 氨合成塔..................................................................................................................2.3.3 冷交换器..................................................................................................................2.3.4 氨冷器......................................................................................................................第三章工艺设计计算 .......................................................................................................3.1 设计要求.....................................................................................................................3.2 工艺流程图.................................................................................................................3.3 物料计算.....................................................................................................................3.3.1合成塔入口气体组分 ..............................................................................................3.3.2 合成塔出口气体组分 .............................................................................................3.3.3 合成率......................................................................................................................3.3.4 氨分离器气液平衡计算 .........................................................................................3.3.5 冷交换器气液平衡计算 .........................................................................................3.3.6 液氨储槽气液平衡计算 .........................................................................................3.3.7 液氨储槽物料计算 .................................................................................................3.3.8 合成系统物料计算 .................................................................................................3.3.9 合成塔物料计算 .....................................................................................................3.3.10 水冷器物料计算 ...................................................................................................3.3.11 氨分离器物料计算................................................................................................3.3.12 冷交换器物料计算 ...............................................................................................3.3.13 氨冷器的物料计算 ...............................................................................................3.3.14 冷交换器物料计算 ...............................................................................................3.3.15 液氨贮槽物料计算 ...............................................................................................3.4 热量衡算.....................................................................................................................3.4.2 氨冷凝器热量计算 .................................................................................................3.4.3 循环机热量计算 .....................................................................................................3.4.4 合成塔热量衡算 .....................................................................................................3.4.5 废热锅炉热量计算： .............................................................................................3.4.6 热交换器热量计算 .................................................................................................3.4.7 水冷器热量衡算： .................................................................................................3.4.8 氨分离器热量衡算： .............................................................................................第四章设备的选型与计算..............................................................................................4.1 设备选型.....................................................................................................................4.1.1 设备简述..................................................................................................................4.1.2 流程说明..................................................................................................................4.2 合成塔设计.................................................................................................................4.2.1 合成塔筒体设计 .....................................................................................................4.2.2 催化剂层设计 .........................................................................................................4.2.3 下换热器..................................................................................................................4.2.4 层间换热器..............................................................................................................4.3 辅助设备选型 ............................................................................................................4.3.1 废热锅炉..................................................................................................................4.3.2 热交换器..................................................................................................................4.3.3 水冷器......................................................................................................................4.3.4 冷交换器..................................................................................................................4.3.5 氨冷器I ...................................................................................................................结论......................................................................................................................................致谢......................................................................................................................................参考文献.................................................................................................................................附录......................................................................................................................................年产30万吨合成氨合成工段工艺设计摘要：氨是一种重要的化工产品，在国民经济中有重要的作用。

30万吨合成氨流程
合成氨是化工工业中常见的一种基础化工原料，广泛用于制备各种化
工产品，如氮肥、硝胺、塑料等。

下面将介绍一个30万吨合成氨的生产
流程，以及其原理和关键步骤。

1.原料准备：
合成氨的主要原料是氮气和氢气，通常以空气和天然气作为原料进行
反应。

空气经过预处理、压缩、制冷等步骤，得到高纯度的氮气；天然气
通过脱硫、脱氮等处理后，生成氢气。

同时还需要少量的催化剂和助剂。

2.催化反应：
将氮气和氢气在一定压力和温度下通过一定类型的催化剂（通常为铁、钼等金属）进行反应，生成合成氨。

反应过程中需要控制适当的温度和压力，以提高反应速率和选择性。

3.吸附分离：
将反应产物中的合成氨、未反应的氮气、氢气和副产品进行吸附分离，得到高纯度的合成氨产品。

通常采用吸附剂、脱附剂和再生装置进行吸附
分离过程。

4.处理废气：
在合成氨生产过程中，会产生大量的废气，其中含有大量的氨气、氢
气等有害气体。

需要经过处理设备如洗涤塔、吸收塔、氧化塔等进行处理，以达到环保要求。

5.储存与运输：
合成氨产品需要进行储存和运输，通常采用液氨或氨水的形式进行储存，并通过专用容器和管道进行运输。

同时需要注意氨的毒性和易燃性，
做好安全保护。

综上所述，30万吨合成氨的生产流程主要包括原料准备、催化反应、吸附分离、处理废气和储存与运输等步骤。

通过精细控制各个环节的参数
和操作，可以获得高品质的合成氨产品，满足市场需求，并实现生产目标。

同时需要关注环保和安全等方面，确保生产过程安全高效，符合相关法规
标准。

年产30万吨合成氨工艺设计毕业论文目录摘要 (I)Abstract (II) (IV)1 综述.................................................................. - 1 -1.1 氨的性质、用途及重要性.......................................... - 1 -1.1.1 氨的性质................................................... - 1 -1.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用............................... - 1 -1.2 合成氨生产技术的发展............................................ - 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......................................... - 6 -1.3.1 合成氨的典型工艺流程介绍................................... - 6 -1.3.2 合成氨转化工序的工艺原理................................... - 8 -1.3.3合成氨变换工序的工艺原理................................... - 8 -1.4 设计方案的确定.................................................. - 9 -1.4.1 原料的选择................................................. - 9 -1.4.2 工艺流程的选择............................................. - 9 -1.4.3 工艺参数的确定............................................ - 10 -1.4.4 工厂的选址................................................ - 11 -2 设计工艺计算......................................................... - 13 -2.1 转化段物料衡算................................................. - 13 -2.1.1 一段转化炉的物料衡算...................................... - 14 -2.1.2 二段转化炉的物料衡算...................................... - 17 -2.2 转化段热量衡算................................................. - 20 -2.2.1 一段炉辐射段热量衡算...................................... - 20 -2.2.2 二段炉的热量衡算.......................................... - 27 -2.2.3 换热器101-C、102-C的热量衡算............................. - 28 -2.3 变换段的衡算................................................... - 30 -2.3.1 高温变换炉的衡算.......................................... - 30 -2.3.2 低温变换炉的衡算.......................................... - 32 -2.4 换热器103-C及换热器104-C的热负荷计算......................... - 35 -2.4.1 换热器103-C热负荷........................................ - 35 -2.4.2 换热器104-C热负荷........................................ - 35 -2.5 设备工艺计算................................................... - 36 -参考文献............................................................... - 40 -致谢................................................................... - 41 -附录................................................................... - 42 -1 综述1.1 氨的性质、用途及重要性1.1.1 氨的性质氨分子式为NH3，在标准状态下是无色气体，比空气轻，具有特殊的刺激性臭味。

年产三十万吨合成氨合成工段工艺设计1.绪论合成氨简介在高温高压和催化剂存在的条件下，将精制的氢氮混合气直接合成为氨，然后将所得的气氨从未合成的为氨的混合气中冷凝分离出来。

由于受反映平稳阻碍，氢氮混合气不能全数转化为氨，反映后气体中一样只有10%-20%，通常采纳冷冻的方式将已合成的氨分离，然后在未反映的氢氮混合气中补充新鲜气进行循环反映。

氨合成反映是一个放热反映，而氨分离进程又要消耗大量的冷量。

在氨合成系统中合理设计回收反映热的设备，可降低冷量的消耗。

氨合成工段的生产状况直接阻碍到合成氨厂生产本钱的高低，它是合成氨厂节能减排的关键工序之一。

依照合成氨反映中采纳的压力、温度及催化剂型号的不同，氨合成的方式能够分为低压法（15-20MPa）、中压法(20-32MPa)和高压法三种。

目前合成氨厂普片采纳的采纳的是低压法和中压法。

合成氨概况合成氨是重要的无机化工产品之一，最先是由德国化学家哈伯于1902年研究出来的，其原理是由氮气和氢气在必然条件下直接合成氨，并于1908年申请专利。

后来，他继续研究，于1909年改良了合成技术，使氨的含量达到6%以上。

合成氨工业起初是因为制作火药而被重视，在20世纪初期形成规模，为战争效劳;第一次世界大战终止后,转向为农业、工业效劳。

随着科学技术的进展，对合成氨的需要量日趋增加。

20世纪50年代后氨的原料组成发生重大转变，近数十年来合成氨工业进展专门快，大型化、低能耗、清洁生产成为合成氨装置进展主流，技术改良要紧方向是研制性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方式、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等。

合成氨工业已有一个世纪的历史，在国民经济中占有重腹地位。

合成氨在农业上有超级重要的地位，氮肥，尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵和各类含氮复合肥，都是以氨为原料的。

同时，合成氨也是大宗化工产品之一，世界每一年合成氨有80%用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

30万吨以上天然气原料合成氨装置能效对标最佳实践报告2014/12/1 11:0130万吨以上天然气原料合成氨装置能效对标最佳实践报告——中国海油中海化学一、合成氨装置基本情况1、装置概况表1装置概况表图1.1合成氨装置工艺简图2.重点耗能设备概况表2转化炉概况表表3大型压缩机组概况表注：驱动方式包括电动机、透平。

表4大型泵概况表二、合成氨装置运行情况1.装置运行情况表5装置运行情况表注：（1）能耗实物构成说明能源及耗能工质类型及消耗量。

（2）原料气制备部分根据仅填写对应原料类型的造气工艺参数。

2.重点耗能设备运行情况表6转化炉运行情况表表7大型压缩机组运行情况表表8大型泵运行情况表三、提升装置能效水平采取的技术及管理措施1.节能新技术应用及节能技术改造情况中海石油化学股份有限公司海南基地富岛二期（以下简称富岛二期）年产45万吨合成氨装置采用美国KBR公司的深冷净化技术（简称KBR工艺）设计而成，具有节能、运行稳定、操作简单以及快速开车等特点。

KBR工艺采用下列步骤，原料天然气压缩、加氢脱硫、烃类蒸汽转化（外热一段炉蒸汽转化、内热二段炉转化）、两段一氧化碳变化（高低变）、二氧化碳脱除、甲烷化、深冷净化、氨合成、氨冷冻。

该工艺是在原凯洛格工艺和布朗工艺组合的基础上，经过进一步改进而成。

KBR工艺的节能措施KBR工艺主要采用了如下节能措施，较高的转化压力、低水碳比、燃气轮机驱动工艺空气压缩机、二段炉加过量空气、低热MDEA脱碳工艺、深冷净化装置、三段中间换热式卧式合成塔、双壁液氨储罐、高温高压的过热蒸汽管网、较低的一段炉烟气排放温度。

投入运行以后，又相继实施了三个较大的节能技术改造项目：1、氨增压机105J1节能降耗技术改造子项目；2、脱碳换热器双系列技术改造子项目；3、放空天然气回收利用子项目。

以上项目均已实施完毕投入运行，共实现节能10025吨标准煤/年，同时可使公司增产氨5669吨。

取得了良好的经济效益和社会效益。

年产30万吨合成氨工程设计年产30万吨合成氨工程设计摘要氨是重要的基础化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。

合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。

本设计是以煤为原料年产三十万吨合成氨转变工序的设计。

近年来合成氨工业发展很快，大型化、低能耗、清洁生产均是合成氨设备发展的主流，技术改进主要方向是开发性能更好的催化剂、降低氨合成压力、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方面上。

设计采用的工艺流程简介：采用煤造气出来的半水煤气，通入变换炉，采用煤气冷激及蒸汽换热的方式，使半水煤气在催化剂的作用下大部分CO和水蒸气反应获得H2，使CO降到合格水平。

本设计综述部分主要阐述了国内外合成氨工业的现状及发展趋势，介绍了合成氨的各个工序流程。

工艺计算部进行了一氧化碳变换工序的物料衡算、热量衡算。

设备计算部分主要是高变炉催化剂用量的具体计算，以及热水塔和换热器的计算。

本设计的优点在于选择较为良好的厂址和原料路线，确定良好的工艺条件、合理的催化剂和能源综合利用。

关键词：合成氨,水煤气,变换目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1氨的性质、用途及重要性 (1)1.1.1氨的性质 (1)1.1.2氨的用途及在国民生产中的作用 (1)1.1.3产品世界产业状况 (2)1.2产品的市场需求预测 (2)1.3 产品价格分析 (3)1.4 项目内容 (3)1.4.1项目名称、地址、承办单位及性质 (3)1.4.2项目编制的依据和原则 (4)1.4.3项目背景 (4)1.5 原料的选择 (4)1.6 以煤为原料的合成氨厂总体流程选择 (5)1.7 常压气化主要工艺选择 (6)1.7.1 造气 (6)1.7.2 变换 (6)1.7.3 脱CO2 (7)1.7.4 净化 (7)1.7.5 合成氨 (7)1.7.6 结论 (7)1.8 项目意义 (8)第2章一氧化碳变换系统计算 (8)2.1 主要参数 (8)2.1.1参考操作指标 (8)2.1.2设计参数的规定 (10)2.2 中变炉工艺条件计算 (10)2.2.1中变炉一段出口温度t1的确定 (10)2.2.2中变炉生口温度2t'的确定 (12)2.2.3中变炉二段出口温度'2t的计算 (12)2.2.4出二段气体的组成含量 (13)2.2.5中变炉三段出口温度'3t的计算 (13)2.3中变炉的热量衡算 (15)2.3.1热量平衡量 (15)2.3.2喷淋水冷激段（一二段间） (16)2.3.3二段 (16)2.3.4喷水冷激段（二、三段） (16)2.3.5三段 (16)2.4 主热变换器的物热衡算 (16)2.4.1物料衡算 (16)2.4.2热量衡算 (17)2.5 低变炉工艺条件计算 (18)2.5.1低变炉出口温度t出计算 (18)2.5.2低变炉出口组成和量计算 (18)2.5.3热量衡算 (19)2.6 第一水加热器物热衡算 (19)2.6.1蒸汽露点温度115℃ (19)2.6.2第一热水塔出水绝热饱和温度ts (19)2.6.3物料衡算 (20)2.6.4热量衡算 (20)2.7 饱和塔的物热衡算 (21)2.7.1物料衡算 (21)2.7.2热量衡算 (21)2.8 热水塔的物料衡算 (22)2.8.1物料衡算 (22)2.8.2热量衡算 (22)2.8.3出热 (23)2.9 二水加热器的物热衡算 (24)2.9.1物料衡算 (24)2.9.2热量衡算 (24)2.9.3出热 (24)第3章公用工程设施 (25)3.1 公用工程方案 (25)3.2 给排水 (25)结论 (26)参考文献 (27)附录 A (28)附录 B (32)附录 C (33)附录 D (34)附录 E (35)附录 F (36)致谢 (37)第1章绪论1.1氨的性质、用途及重要性1.1.1氨的性质氨分子式为NH3，在标准状态下是无色气体，比空气轻，具有特殊的刺激性臭味。

30万吨合成氨联产尿素项目建议书湖滨区大项目办公室2006年9月27日1总论一、工艺技术状况来自厂内的焦炉煤气，压力300mmH2O柱，温度35℃，进入罗茨鼓风机，加压后依次进入两台串联的脱硫塔内与自上而下的与PDS脱硫液逆流接触，吸收气体中的H2S及部分有机硫，出塔后经气液分离器分离液体后，至焦炉气压缩工序。

吸收了H2S及部分在同硫的脱硫液进入循环槽与溶液槽反应救分钟后，由半贫液泵或富液泵打至再生液混合器，经再生喷射器与自吸空气混合，进行强化氧化反应，然后进入喷射再生槽，这硫泡沫及溶液从喷射再生槽迅速返上，在再生槽顶部，浮选出的硫泡沫自流入硫泡沫混和槽，再由空压罐压送至硫泡沫高位槽，用蒸汽加热至85℃左右，自流入熔硫釜，继续用蒸汽加热至95℃左右，不断排出清液，待浓度达到45%左右时，加热至135℃熔融后放入硫磺冷却盘，自然冷却后得副产品硫磺。

从再生槽分离出来的清液经液位调节器进入贫液槽，经贫液泵加压至0.5MPa后，分两股进入脱硫塔。

脱硫过程中所消耗的碱，以及需要补充的ADA、偏钒酸钠、PDS等试剂，均在溶液制备槽配制成溶液后，用溶液泵送反应槽或事故槽而进入系统。

当循环溶液中的硫氰酸钠及硫代硫酸钠积累到一定程度后，从贫液泵出口抽取部分溶液去回收楼提取硫氰酸钠和硫代硫酸钠。

来自贫液泵后的贫脱硫液，流入回收楼的母液槽，由母液泵定期抽入真空蒸发器用蒸汽加热浓缩，待蒸发结束后通过旋转的溜槽将料液放至真空吸滤器，热过滤除Na2CO3等杂质。

滤渣在滤渣溶解槽中用脱硫溶解后予以回收，滤液至结晶槽用夹套冷却水（冷冻水）冷至5℃左右，加入同质晶种使其结晶，最后在离心机中分离得至粗制Na2S2O3产品。

分离得到Na2S2O3的滤液（或NaCNS/Na2 S2O3＞5的脱硫清液）经中间槽用压缩空气压入真空蒸发器，用蒸汽加热浓缩，待蒸发结束后，通过旋转溜槽将料液放至真空吸滤器，进一步除去Na2CO3等杂质。

滤渣同样在溶解槽内溶解后返回脱硫系统。

xxx有限公司hs18万吨/年合成氨30万吨/年尿素工程可行性研究报告二○○六年五月目录1 总论1.1 概述1.2 项目提出的背景1.3 项目投资的必要性1.4 项目建设的意义1.5 项目建设的有利条件1.6 项目建设范围1.7 初步结论2 市场预测2.1 产品市场分析2.2 尿素价格预测3 产品方案及生产规模3.1 产品方案及生产规模3.2 年操作日3.3 生产规模确定的原则和理由3.4 产品、中间产品的数量、规格及质量指标4 工艺技术方案4.1 原料路线和工艺方案的确定4.2 全厂工艺物料平衡和消耗定额4.3 造气车间4.4 净化车间4.5 压缩与冷冻4.6 氨合成4.7 氢回收4.8 氨回收4.9 氨库4.11 尿素装置4.11 生产控制5 原材料、燃料及动力的供应5.1 原料煤5.2 公用工程6 建厂条件和厂址方案6.1 建厂条件6.2 厂址方案7 公用工程和辅助设施方案7.1 总图运输7.2 给水排水7.3 供电和电讯7.4 供热7.5 贮运设施7.5.1 原燃料贮运7.5.2 产品贮运7.5.3 硫磺包装仓库7.6 工厂外管7.7 采暖通风及空气调节7.8 制氮及仪表空压站7.9 化验7.10 维修设施7.11 土建8 节能8.1 概述8.2 能耗构成分析9 环境保护9.1 建设地区环境现状9.2 设计采用的环境保护标准9.3 工程概况9.4 主要污染源和主要污染物9.5 工程环保措施9.6 初步环境影响分析9.7 绿化9.8 环保投资费用估算9.9 存在问题及建议10 劳动保护与安全卫生及消防10.1 劳动安全与工业卫生10.2 全厂消防11 企业组织和劳动定员11.1 企业组织11.2 劳动定员12 项目实施初步规划12.1 建设周期的规划12.2 建设周期总时间12.3 实施进度规划13 投资估算13.1 编制依据13.2 费用依据及取费标准13.3 建设投资比例分析14 财务评价1 总论1.1 概述1.1.1 项目名称及主办单位：xxx有限公司项目名称：xxx有限公司hs18万吨/年合成氨30万吨/年尿素工程项目建设单位：xxx有限公司地址：山西省hs县1.1.2 可行性研究报告编制的依据和原则1.1.2.1 编制依据（1）xxx有限公司与yyy公司签订的技术咨询合同（2）原化工部《化工建设项目预可行性研究报告内容和深度的规定》（3） xxx有限公司提供的当地基础资料1.1.2.2 编制原则（1）认真贯彻国家环保、消防、劳动安全等有关文件。