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年产30万吨合成氨工艺设计

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毕业设计

题 目 名 称： 年产30万吨合成氨

转变工序设计

系 别： 化 学 工 程 系

专 业： 应 用 化 学

班 级： 06101

学 生： 韩民瑞

学 号： 5533110119

指导教师（职称）： 王锐 薛慧峰 （教授） xxxx毕业设计

I

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。

本设计是以天然气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：天然气经过脱硫压缩进入一段转化炉，把CH4和烃类转化成H2，再经过二段炉进一步转化后换热进入高变炉，在催化剂作用下大部分CO和水蒸气反应获H2和CO2，再经过低变炉使CO降到合格水平，去甲烷化工序。

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以及工艺流程、参数的确定和选择，论述了建厂的选址；介绍了氨变换工序的各种流程并确定本设计高-低变串联的流程。工艺计算部分主要包括转化段和变换段的物料衡算、热量衡算、平衡温距及空速计算。设备计算部分主要是高变炉催化剂用量的具体计算，并根据设计任务做了转化和变换工序带控制点的工艺流程图。

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。另外，就是尽量减少设备投资费用。

关键字：合成氨；天然气；转化；变换；

xxxx毕业设计

II 目录

摘要 .................................................................................................................................................. I

目录 ................................................................................................................................................ II

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 ........................................................................... - 5 -

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 ............................................................................................ - 10 -

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 - xxxx毕业设计

III 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 -

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30万吨合成氨50万吨尿素装置拆除项目施工组织设计

30万吨合成氨50万吨尿素装置拆除项目施工组织设计

30万吨合成氨50万吨尿素装置拆除项目施工组织设计

施工组织设计书

项目概述

本项目是针对一座30万吨合成氨和50万吨尿素的装置进行拆除的工程。该装置已经运行多年，达到了报废和淘汰的标准，需要进行安全可靠的拆除。本项目的目标是按照合理安全的方式进行拆除工作，并确保顺利完成任务。

施工组织目标

1.保证施工期间工人的安全，并严格遵守施工安全规范。

2.最大限度地降低对环境的影响，确保工地的环境不被污染。

3.尽可能减少施工时间，提高工作效率，确保项目按计划完成。

4.确保拆除过程中对设备、管道和其他工业设施的损害最小化。

5.准确记录和报告施工过程中出现的问题和不安全行为。

施工组织结构

1.项目经理

2.安全主任

3.施工队长

4.监理员

5.拆除工人 施工方案概述

1.确定拆除的顺序和步骤，绘制详细的施工计划。

2.评估施工过程中可能遇到的风险和隐患，并采取相应的预防和应急措施。

3.安排专业拆除人员对设备和管道进行拆除，并确保按照标准操作流程进行施工。

4.严格控制施工现场，确保进入施工区域的人员具备必要的个人防护装备。

5.制定安全措施和应急预案，确保施工过程的安全性。

6.安排监理员对施工过程进行监督和记录，确保施工进展和质量符合要求。

安全措施

1.施工人员必须穿戴符合要求的个人防护装备，如安全帽、防护眼镜、耳塞、口罩等。

2.施工现场必须设置明显的安全警示标志，确保周围人员能够清楚识别施工区域。

3.施工人员应定期进行安全培训，了解相关安全操作规范和应急措施。

4.对拆除设备和管道进行逐个检查，确保其没有余氨和其他有害物质。

5.在必要的情况下，采取隔离、遮盖等措施，防止有害物质的扩散。

6.拆除过程中严禁吸烟、乱扔垃圾和进行其他可能引发火灾的行为。 质量控制措施

1.严格按照设计要求进行施工，确保拆除工作符合规范。

2.对拆除设备和管道的每个工序进行检查，确保拆除的安全和准确性。

合成氨的工艺流程

合成氨的工艺流程

合成氨的工艺流程

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。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。

德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6%以上。这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式如下:

N2+3H2=2NH3(该反应为可逆反应,等号上反应条件为:"高温，高压",下为:"催化剂")

合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

合成氨是由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名:氨气。分子式NH3英文名:synthetic ammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。

合成氨装置模型图: 1.

工业生产上合成氨装置图

2、合成氨工艺流程叙述:

(1)原料气制备 将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

(2)净化 对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

? 一氧化碳变换过程

在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下:

30万吨合成氨50万吨尿素装置拆除项目施工组织设计 2

30万吨合成氨50万吨尿素装置拆除项目施工组织设计 2

中国化学工程第十六建设有限公司

China National Chemical Engineering No. 16 Construction Co.,Ltd.

贵州赤天化厂区30万吨合成氨/50万吨尿素装置拆除项目

施工组织设计

编制：

审核：

批准：

中国化学工程第十六建设有限公司

2019年 05月 05日

中国化学工程第十六建设有限公司

China National Chemical Engineering No. 16 Construction Co.,Ltd.

目录

第一章编制说明............................................................................................................ 1

1.1编制内容........................................................................................................... 1

1.2编制依据........................................................................................................... 1

1.3编制原则........................................................................................................... 2

合成氨的工艺流程 2

合成氨的工艺流程 2

1 / 1

目 录

摘要： .................................................. 3

ABSTRACT ................................................ 4

1．概述 ................................................. 5

1.1合成氨的工艺流程

................................... 7

1.1.1原料气制备 ....................................... 7

1.1.2净化 ............................................. 8

1.1.3氨合成

........................................... 9

1 / 1 2.氮氢比操纵 ........................................... 12

2.1操纵方法

...........................................12

2.1.1先进操纵

.........................................12

2.1.2优化操纵 .........................................13

2.2氮氢比操纵方案设计 .................................13

2.2.1基于先进操纵算法的氮氢比操纵 .....................13

2.2.2基于先进操纵软件包的氮氢比操纵 ...................14

2.2.3基于优化常规过程操纵（PID）的氮氢比操纵 ..........14

2.3氢氮比操纵方案比较 .................................15