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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。
年产20万吨合成氨合成工艺设计年产20万吨合成氨合成工艺设计The Process Design of 200kt/a of Synthetic AmmoniaSynthesis目录摘要 (I)Abstract.................................................. I I引言 (1)第一章综述 (2)1.1 氨的研究背景 (2)1.2 氨的用途 (2)1.3 氨的生产方法的选择 (3)第二章氨合成过程的步骤及工艺流程 (5)2.1 氨合成的步骤 (5)2.2 氨合成工艺流程简述 (6)第三章工艺计算 (9)3.1 原始条件 (9)3.2 物料衡算 (9)3.2.1 合成塔物料衡算 (9)3.2.2 氨分离器气液平衡计算 (10)3.2.3 冷凝塔气液平衡计算 (11)3.2.4 液氨贮槽气液平衡计算 (12)3.2.5 液氨贮槽物料计算 (14)3.2.6 合成系统物料计算 (15)3.2.7 合成塔物料计算 (16)3.2.8 水冷器物料计算 (17)3.2.9 氨分离器物料计算 (18)3.2.10 冷凝塔物料计算 (19)3.2.11 氨冷器物料计算 (21)3.2.12 冷凝塔物料计算 (23)3.2.13 液氨贮槽物料计算 (24)3.3 热量衡算 (26)3.3.1合成塔热量计算 (26)3.3.2 废热锅炉热量计算 (28)3.3.3 热交换器热量计算 (29)第四章设备的计算与选型 (31)4.1 已知条件 (31)4.2 计算并初选换热器规格 (31)4.3 校核总传热系数K (31)4.3.1官内给热系数α计算 (31)4.3.2 管外给热系数αo (35)4.3.3 总传热系数K (38)4.4 管子拉脱力的计算 (38)4.5 计算是否安装膨胀节 (39)4.6 换热器主要结构尺寸和计算结果 (41)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)附录 (45)附录A：工艺流程图 (45)附录B：设备图 (45)年产20万吨合成氨合成工段工艺设计摘要：合成氨是化学工业的基础，也是我国化学工业发展的重要先驱，其中氨合成工段是合成氨工艺的中心环节。
合成氨是一种广泛应用于农业、化工、医药等领域的重要化工原料。
根据年产19万吨合成氨合成工段初步工艺设计，以下是一份工艺设计报告，为了保护设计者的利益，本文仅提供一部分内容。
一、工艺概述年产19万吨合成氨合成工段通过从天然气中提取氢气并与氮气在催化剂的作用下进行氨合成反应，得到合成氨产品。
该工艺采用了先进的床层式反应器系统，具有高效、稳定和可控性强的优点。
本工艺设计报告将对该工段的主要设备、流程和参数进行介绍和分析。
二、主要设备1.气体处理单元：主要包括气体压缩机、气体净化器和气体储罐等设备，用于对进入工段的天然气和纯净氮气进行预处理和储存。
2.反应器系统：主要包括催化剂床层反应器、冷凝器和分离器等设备，用于催化氢气和氮气反应生成合成氨，并进行产品分离和冷却。
3.工艺氨回收单元：主要包括氨切割器、热氮技术和氨回收器等设备，用于从反应器中回收未反应的氨气，并返回到催化剂床层反应器进行再次利用。
4.废气处理单元：主要包括废气处理装置和废气净化器等设备，用于对排放的废气进行净化处理，减少对环境的影响。
三、工艺流程1.天然气处理：将进入工段的天然气进行压缩处理，去除其中的杂质和硫化物等物质，然后储存在气体储罐中。
2.氮气制备：将氧气和氮气混合，通过特定的膜分离技术获取纯净氮气，用于后续反应过程中的氧气置换和稀释。
3.氢气制备：将从天然气中提取的氢气经过严格的纯化处理，去除其中的杂质和残留的气体，达到合成氨反应所需的纯度和浓度要求。
4.氨合成：在催化剂床层反应器中，将经过预处理的氢气和纯净氮气按一定的比例加入，通过催化剂的作用进行低温高压下的合成氨反应。
5.产品分离：将合成氨通过冷凝器进行冷却，然后进入分离器，从中分离出未反应的氮气和其他杂质，得到纯净的合成氨产品。
6.氨回收：将反应器中未反应的氨气通过氨切割器进行回收，然后经过热氮技术和氨回收器进行进一步处理，以便于再次利用。
7.废气处理：将反应过程中产生的废气经过废气处理装置净化处理，去除其中的有害物质和污染物，使其符合国家的排放标准。
吉林化工学院课程设计题目年产20万吨合成氨脱硫工段工艺设计教学院化工与材料工程学院专业班级化工0904学生姓名鞠洪清学生学号 09110437指导教师刘艳杰2012年12月27日前言本设计是年产20万吨合成氨脱硫工段的工艺设计。
对合成氨和脱硫工艺的发展概况进行了概述。
着重详细介绍了脱硫工段的工艺流程、工艺条件、生产流程、技术指标等内容。
就脱硫车间的工艺生产流程，各脱硫方法对比, 栲胶脱硫, 三废治理及利用, 反应条件对反应的影响, 物料流程, 影响的因素, 着重介绍化工设计的基本原理、标准、规范、技巧和经验。
设计总的指导思想是, 理论联系实际、简明易懂、经济实用。
目录前言 (1)摘要 (4)1．总论 (5)1.1.1栲胶法脱硫的发展 (6)1.1.2栲胶脱硫剂介绍 (6)1.1.3栲胶脱硫的反应机理 (7)1.1.4栲胶溶液的预处理 (7)1.1.5生产中副产品硫磺的回收工艺 (8)1.1.5.1劳斯法硫磺回收工艺 (8)1.1.5.2劳斯法硫磺回收工艺原理 (9)1.1.6生产中副产品硫磺的应用 (11)1.1.6.1硫磺的基本应用 (11)1.1.6.2硫磺的几种专门应用 (11)1.2文献综述 (14)1.2.1前言 (14)1.2.2脱硫法介绍 (15)2. 流程方案的确定 (16)2.1各脱硫方法对比 (16)2.2栲胶脱硫法的理论依据 (18)2.3工艺流程方框图 (19)3. 生产流程的简述 (20)3.1简述物料流程 (20)3.1.1气体流程 (20)3.1.2溶液流程 (20)3.1.3硫磺回收流程 (20)3.2工艺的化学过程 (22)3.3反应条件对反应的影响 (23)3.3.1影响栲胶溶液吸收的因素 (23)3.3.2影响溶液再生的因素 (25)3.4工艺条件的确定 (26)3.4.1溶液的组成 (26)3.4.2喷淋密度和液气比的控制 (26)3.4.3温度 (27)3.4.4再生空气量 (27)4. 物料衡算和热量衡算 (27)4.1物料衡算 (27)4.2热量衡算 (30)5. 车间布置说明 (34)6. 三废治理 (35)6.1废水的处理............................................................................. 错误！未定义书签。
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。
为了满足市场需求，设计一套年产30万吨合成氨的工艺流程是非常必要的。
以下是一个关于年产30万吨合成氨工艺设计的详细描述。
1.原料合成氨的主要原料是氢气和氮气。
在设计工艺流程时，需要考虑原料的纯度和供应。
可以选用化工厂附近的气体供应公司作为原料供应商，以确保原料的质量和稳定性。
2.反应器反应器是合成氨工艺中最关键的设备之一、合成氨的主要反应是哈贡斯法，即通过高温和高压下将氮气和氢气反应生成氨气。
反应器的设计需要考虑反应温度、压力、催化剂的选择和载体的设计等因素。
3.冷凝器由于反应生成的氨气含有大量热能，需要通过冷却过程将其转化为液态。
冷凝器的设计需要考虑冷却剂的选择、冷却剂的流量和温度等因素，以确保氨气能够高效地冷凝成液体。
4.吸收器合成氨工艺中经常使用吸收器来去除氨气中的杂质，如二氧化碳等。
吸收器的设计需要考虑吸收剂的选择、吸收剂的流量和浓度等因素，以确保氨气的纯度符合要求。
5.除尘器合成氨工艺中会产生一些固体颗粒，需要通过除尘器去除。
除尘器的设计需要考虑除尘剂的选择、过滤面积和过滤速度等因素，以确保固体颗粒能够有效地被去除。
6.控制系统合成氨工艺中，需要精确控制反应温度、压力、物料流量等参数。
设计一个可靠的自动控制系统，能够对这些参数进行监控和调节，以确保工艺的稳定性和安全性。
7.能耗优化在工艺设计中，需要考虑能耗的优化，以减少生产成本和环境影响。
可以采用节能设备、优化工艺流程和回收废热等措施，减少能源的消耗。
8.安全设计合成氨是一种具有较高毒性和易燃性的化学物质，因此在工艺设计中需要重视安全性。
需要设计安全设施，如泄漏报警系统、防爆设备等，并制定严格的操作规程和应急预案，以确保工艺的安全进行。
以上是关于年产30万吨合成氨工艺设计的一个大致描述。
根据具体的实际情况和要求，还需要进行更为详细的工艺设计和设备选择。
工艺设计的关键是在保证产品质量和生产效益的基础上，实现能源节约和环境友好。
毕业设计（论文）年产20万吨合成氨造气工段工艺设计姓名：张宇学号：12171045专业：化学工程与工艺系别：化学工程系指导教师：许晓娟讲师2016年5月摘要本设计是年产能力为20万吨合成氨造气工段（半水煤气）的工艺设计，造气工段是获得合成气的首要工段。
本设计首先简单介绍了合成氨工业，阐述了煤气化的发展历程和方法。
介绍了半水煤气的定义和制气原理，以及常见的生产方法和工艺流程。
结合我国合成氨现状及生产成本综合考虑，本设计采用常压固定床间歇制气法,块煤送入造气炉制气，工艺流程选择利用吹风气持有热和上行煤气显热的流程。
通过查阅相关文献和设计资料对工艺环节进行了相关计算，先对煤气发生炉的的吹风阶段、制气阶段和总过程进行了物料衡算和热量衡算，从而确定了煤气炉的型号，并对废热锅炉和鼓风机进行了相关计算和选型。
关键词：造气；合成氨；半水煤气ABSTRACTThe instructions is the design of the annual production capacity of 300,000 tons of synthetic ammonia syngas production (semi-water gas) process design, syngas production is the primary section to obtain syngas. First, a brief introduction to the design of synthetic ammonia industry, describes the history and development of coal gasification methods. Introduces the definition and principles of semi-water gas gas, as well as common production methods and processes. Considering the current situation of our country and costs of ammonia production, atmospheric fixed bed intermittent method is used in this design, lump coal into gas furnace gas, rocess Blown holders the option of using heat and sensible heat of the gas flow upstream. The gasification process of the design has been calculated through accessing to relevant documents and design information, first , material balance and heat balance has been calculated for gas furnace blower stage gas phase and the total process in order to determine the gas stove models, and waste heat boilers and blowers for the relevant calculation and selection. KEYWORDS：synthesis ammonia;gas making;semi-water gas目录摘要 (i)ABSTRACT............................................................................................................. i i 目录 ..................................................................................................................... i ii 1绪论 .. (1)2合成氨造气概况 (2)2.1合成气原料的选择 (2)2.2制水煤气工艺的发展历史 (2)2.3国内外煤气化技术的发展趋势 (3)3生产方法的选择及论证 (4)3.1生产方法的介绍 (4)3.1.1沸腾层气化法概述 (4)3.1.2水煤浆制气法概述 (4)3.1.3固定层间歇气化法概述 (5)3.1.4固定层连续气化法概述 (5)3.2生产方案的选择及论证 (5)4常压固定床间歇气化法 (7)4.1半水煤气定义 (7)4.2固定床气化法的特点 (7)4.3半水煤气生产对原料的选择 (7)4.4半水煤气制气原理 (8)4.5煤气发生炉内燃料层分布情况 (9)4.6各主要设备的作用 (11)4.6.1水煤气发生炉 (11)4.6.2燃烧室 (11)4.6.3废热锅炉 (12)4.6.4洗气箱 (13)4.6.5洗涤塔 (13)4.6.6烟囱 (13)4.6.7自动机 (14)4.7间歇式制半水煤气工艺条件 (14)4.7.1温度 (14)4.7.2吹风速度 (14)4.7.3蒸汽用量 (14)4.7.4燃料层的高度 (15)4.7.5循环时间 (15)4.7.6气体成分 (15)4.8生产流程的选择及论证 (15)4.9间歇式气化工艺流程的各个阶段 (16)4.10间歇式制半水煤气生产工艺流程 (18)5工艺计算 (20)5.1煤气发生炉（含燃烧室）的物料及热量衡算 (20)5.2物料及热量衡算 (22)5.3制气阶段的物料与热量衡算 (26)5.3.1物料衡算 (26)5.3.2热量衡算 (31)5.4生产总过程的计算 (32)5.4.1燃料使用分配 (32)5.4.2计算每100kg燃料的生产指标 (33)5.4.3物料衡算（kg） (33)5.4.4热量衡算 (37)5.5配气计算 (38)5.6消耗定额 (39)5.7吹净时间的计算 (39)5.8废热锅炉热量衡算 (41)5.8.1设已知条件 (41)5.8.2热量衡算 (43)5.8.3热量平衡和总固体的衡算 (46)5.9衡算夹套锅炉的热量和物料 (47)5.9.1已知条件 (47)5.9.2产气量和消耗水量的计算 (47)6设备计算 (49)6.1煤气炉指标计算 (49)6.2确定煤气台数 (50)6.3确定空气鼓风机的选型及台数 (51)6.4各设备的选型及工艺指标 (52)6.4.1Φ3米U.G.I型煤气发生炉的工艺指标： (52)6.4.2燃料室的工艺指标： (52)6.4.3洗气箱工艺指标： (53)6.4.4索尔维式废热锅炉工艺指标： (54)6.4.5填料式洗涤塔工艺各项指标： (55)6.4.6煤气发生炉自动加煤机工艺指标： (56)6.4.7集尘器 (56)6.4.810000m3螺旋式气柜的工艺指标： (56)7安全技术与节能 (58)7.1安全技术 (58)7.2节能 (58)结论 (59)参考文献 (60)致谢 (61)附录 (62)1绪论本工艺设计是年产20万吨工业合成氨厂造气工段设计。
年产30万吨合成氨工艺设计1. 引言合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于肥料、塑料、药品、染料等工业领域。
年产30万吨合成氨工艺设计即是针对每年生产30万吨合成氨的工艺进行设计。
本文将从原料准备、反应装置、分离装置和能源供应等方面进行详细介绍，以实现合成氨工艺的高效、稳定和可持续生产。
2. 原料准备合成氨的主要原料是氢气和氮气。
氢气可以通过蒸汽重整或煤气化产生，氮气则通常采购自外部供应商。
原料的准备过程包括氢气的制备和氮气的供应。
2.1 氢气制备氢气制备可以通过蒸汽重整法或煤气化法实现。
蒸汽重整法将天然气或液化石油气与蒸汽在热催化剂的作用下进行反应，生成氢气和一氧化碳。
煤气化法则将煤或其他含碳物质与氧气反应，生成合成气，再经过变换反应生成氢气。
2.2 氮气供应为保证合成氨工艺的稳定运行，需要从外部供应商采购足够的氮气。
氮气的供应应符合相关的质量标准，并与氢气进行充分的混合准备。
3. 反应装置合成氨的工艺主要是通过氢气和氮气的合成反应实现的。
合成反应需要在适当的温度和压力下进行，并且通常采用催化剂进行催化。
3.1 反应温度合成氨反应的温度通常在350到550摄氏度之间。
温度过高会导致催化剂烧结和氨的副反应增加，温度过低则会导致反应速率过慢。
因此，需要通过优化反应温度，以提高合成氨工艺的效率和产量。
3.2 反应压力合成氨反应通常在100到300兆帕之间的高压下进行。
增加压力可以提高氢气和氮气的折合摩尔浓度，促进反应的进行，但同时也会增加设备的压力对设备材料的要求。
因此，需要综合考虑反应速率、设备成本和安全性等因素，确定适宜的反应压力。
3.3 催化剂选择合成氨反应通常采用铁-铑催化剂。
铁对氮气的吸附和解离具有较好的催化作用，而铑可以提高催化剂的活性和稳定性。
催化剂的选择和优化是合成氨工艺设计中的关键问题，需要综合考虑催化剂的催化效率、稳定性和成本等因素。
4. 分离装置合成氨反应产生的混合物中含有大量的氨、氮气、氢气等挥发性成分，需要通过分离装置对这些成分进行分离和回收。
合成氨变换工段是合成氨生产过程中的关键工艺环节之一，它将合成气中的氮气和氢气在催化剂的作用下，通过催化反应转化为合成氨。
本文将围绕年产二十万吨合成氨的变换工段工艺设计进行详细阐述，旨在提供一个完整的工艺设计方案。
首先，变换工段的催化剂选择非常重要。
对于年产二十万吨合成氨的工艺，常用的催化剂有铁素体、铁铬铝混合催化剂等。
这些催化剂在一定的操作条件下，能够实现高效的合成氨转化率和选择性。
在实际应用中，应根据具体工艺要求和经济效益进行选择。
其次，合成气的净化和预热是变换工段的重要准备工作。
合成气中常含有一定的杂质，如氧、水蒸气、二氧化碳等，这些杂质会影响催化剂的活性和寿命。
因此，合成气需要通过一系列净化设备，如除氧、除硫、除水等步骤，将其净化为适合变换反应的合成气。
同时，为了提高反应的热效应，还需要对合成气进行预热，一般可以采用换热器进行热量回收。
接下来是变换反应的具体设计。
变换反应是一个平衡反应，根据Le Chatelier原理，可以通过提高反应温度、降低反应压力、增加氢气过量等方式推动平衡向产氨方向偏移。
在实际设计中，应在考虑较高转化率的前提下，平衡反应速率和催化剂活性与寿命的关系，做出合理的选择。
另外，变换反应需要保持一定的循环气速和循环气气体组成。
循环气速过高会造成能耗增加，循环气速过低则会影响气体传质效果。
循环气气体组成应符合催化剂的操作条件，一般应保持一定的氢气过量，同时控制氮气和氢气的比例。
最后是变换工段的控制策略。
合成氨变换工段是一个高温高压的工艺过程，对于安全和稳定运行，需要建立完善的自动化控制系统。
控制策略应包括反应温度和压力的控制、循环气速和气体组成的控制、催化剂的修复和更换等。
在实际设计中，应结合具体的工艺要求和设备性能，进行综合技术经济分析，选取最佳的工艺参数和操作条件。
同时，在设计过程中还应考虑到工艺的可持续性和环境保护要求，合理利用资源，减少废物排放，实现工艺的可持续发展。
目录一、绪论 (1)1.1 合成氨概述 (1)1.2 煤气化技术发展 (1)二、生产方法的选择及论证 (2)2.1 生产方法的介绍 (2)2.2 生产方案的选择及论证 (3)三、常压固定床间歇气化法 (3)3.1 固定床气化法的特点 (3)3.2 半水煤气制气原理 (3)3.3 发生炉内燃料分布情况 (4)3.4间歇式制半水煤气工艺流程 (5)四、工艺计算 (5)4.1工艺计算方法及已知条件确定 (5)4.2理想气化过程原料煤消耗量 (6)4.3煤气发生炉的物料及热量衡算 (7)4.4 吹风阶段的物料及热量衡算 (8)4.4.1物料衡算 (8)4.4.2热量衡算 (10)4.5 制气阶段的物料及热量衡算 (11)4.5.1 物料衡算 (11)4.5.2 热量衡算 (14)五、设计的体会和收获 (16)六、参考文献 (17)一、绪论1.1 合成氨概述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。
