年产30万吨合成氨工艺设计(共43页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上毕业设计 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:学 号:指导教师职称):教授)专心-专注-专业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。b5E2RGbCAP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
2、能等方面上。p1EanqFDPw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。DXDiTa9E3d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
3、的工艺流程图。RTCrpUDGiT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。5PCzVD7HxA关键字:合成氨;天然气;转化;变换;AbstractAmmonia is the most important one of basic chemical products, plays an important role in the national economy. Ammonia production after years of development, now has developed into a m
4、ature chemical production processes. The design is based on annual output of 300,000 tons of natural gas as raw material, the design of synthetic ammonia transformation process. In recent years, the large-scale industrial development soon ammonia, low energy consumption, the clean production of synt
5、hetic ammonia equipment development are the main direction of technical improvement, is to develop better performance of catalyst, reducing ammonia synthesis pressure, the development of new materials gas purification methods, reduce fuel consumption, low heat recovery and reasonable utilization, et
6、c.The design process used in brief are: compressed natural gas after desulfurization and conversion into a furnace, the methane and hydrocarbons into hydrogen, through the Secondary reformer further transformed into the highly variable furnace heat exchanger, the great catalyst part of the reaction
7、of carbon monoxide and hydrogen and carbon dioxide vapor, then through the low-temperature shift to reduce to an acceptable level of carbon monoxide to methanation process. The design review described some of the major domestic and international situation and the development of synthetic ammonia ind
8、ustry trends and technological process, parameter identification and selection, discusses the plants location。 introduced the transformation process of the various processes and determine the design of high temperature shift and low temperature Transformation series of the process. Calculation of so
9、me of the major transformation process, including segment and transform section material balance, heat balance, equilibrium temperature and airspeed calculation. Calculation of some of the major equipment is a high temperature shift catalyst of specific terms, and according to the design task todo t
10、he conversion and transformation process flow chart with control points. Advantage of this design is to choose a better site and raw materials line to determine the good conditions, reasonable catalyst and energy utilization. In addition, investment in equipment designed to minimize costs.jLBHrnAILg
11、Keywords: ammonia。 natural gas。 transformation。 transformation;xHAQX74J0X目录LDAYtRyKfEZzz6ZB2LtkdvzfvkwMI1rqyn14ZNXIEmxvxOtOcoSixE2yXPq56ewMyirQFLkavU42VRUsy6v3ALoS89M2ub6vSTnP0YujCfmUCweUts8ZQVRdsQsAEJkW5TGMsIasNXkATIrRGchYzg7EqZcWLZNXlzq7IGf02EzvpgeqJ1hkNrpoJac3v11nowfTG4KIfjnFLDa5ZotfnNhnE6e5HbmVN
12、777sLV7l4jRB8Hs83lcPA59W9mZkklkzaaPAVktR43bpwORjBnOwcEd2MiJTy0dTTgIiSpiue7AuEh0U1YfmhIAg9qLsgBXWwghWvVhPEasfpsfpi4kooeyYZTjj1BkeGuInkxI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。人们在大于100cm3/m3氨的环境中,每天接触8小时会引起慢性中毒。PgdO0sRlMo氨的主要物理性质有:极易溶于水,溶解时放出大量的热。氨水溶液呈碱性,易挥发。液氨和干燥的氨气对大
13、部分物质没有腐蚀性,但在有水的条件下,对铜、银、锌等金属有腐蚀作用。3cdXwckm15氨的化学性质有:在常温下相当稳定,在高温、电火花或紫外光的作用下可分解为氮和氢。具有可燃性,自然点为630,一般较难点燃。氨与空气或氧的混合物在一定范围内能够发生爆炸。氨的性质比较活泼,能与各种无机酸反应生成盐。h8c52WOngM1.1.2氨的用途及在国民生产中的作用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。合成氨指由和在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。世界上的氨除少量从焦炉气中回收外,绝大部分是合成的氨。氨主要用于农业,合成氨是我化肥工业的基础,氨本身是最重要的氮素肥料,其他氮素肥料也大
14、都是先合成氨,再加工成尿素或各种铵盐肥料,这部分均占70%的比例,称之为“化肥氨”; 同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料,用于生产铵、胺、染料、炸药、合成纤维、合成树脂的原料,这部分约占30%的比例,称之为“工业氨”。氨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生产。液氨常用作制冷剂。v4bdyGious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。氨作为最为重要的基础化工产品之一,同时也是能源消耗的大户
15、,世界上大约有10%的能源用于合成氨。J0bm4qMpJ9随着世界人口的不断增加,用于制造尿素、硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵以及其它化工产品的氨用量也在增长。据统计1994年世界氨产量为113.46Mt,其中中国、美国、印度、俄罗斯四个主要产氨国占了一半以上。在化学工业中合成氨工业已经成为重要的支柱产业1。XVauA9grYP1.2 合成氨生产技术的发展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。气和水到处都有,而且取之不尽。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
16、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,60多年来世界合成氨原料的构成变化见下表1-1。bR9C6TJscw表1.1世界合成氨原料构成283848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。QF81D7bvUA(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。随着蒸汽透平驱动的高压离心式压缩机研制成功,美国凯洛格公司运用建设单系列大型炼油厂的经验,首先运用工艺过程的余热副产高压蒸汽作为动力,于1963年和1966年相继建成
17、日产544.31t和907.19t的氨厂,实现了单系列合成氨装置的大型化,这是合成氨工业发展史上第一次突破。大型化的优点是投资费用低,能量利用率高,占地少,劳动生产率高。从20世纪60年代中期开始,新建氨厂大都采用单系列的大型装置。但是,大型的单系列合成氨装置要求能够长周期运行,对机器和设备质量要求很高,而且在超过一定规模以后,优越性并不十分明显了。因此大型氨厂通常是指日产600t级,日产1000t级和日产1500t级的三种。现在世界上规模最大的合成氨装置为日产1800t氨,1991年在比利时的安特卫普建成投产。4B7a9QFw9h(三) 低能耗新工艺合成氨,除原料为天然气、石油、煤炭等一次能
18、源外。整个生产过程还需消耗较多的电力、蒸汽等二次能源,而用量又很大。现在合成氨能耗占世界能源消费总量的3%,中国合成氨生产能耗约占全国能耗的4%。由于吨氨生产成本中能源费用占70%以上,因此能耗是衡量合成氨技术和经济效益的重要标志。ix6iFA8xoX以天然气为原料的日产1000t合成氨装置吨氨能耗目前已从20世纪70年代的40.19GJ下降到39.31GJ左右,而且以天然气为原料的大型氨厂的所需动力约有85%可由余热供给3。wt6qbkCyDE(四) 生产自动化合成氨生产特点之一是工序多、连续性强。20世纪60年代以前的过程控制多采取分散方式,在独立的几个车间控制室中进行。自从出现单系列装置
19、的大型氨厂,除泵类有备用外,其它设备和机器都是一台。因此,某一环节的失调就会影响生产,为了保证长周期的安全生产,对过程控制提出更高的要求,从而发展到把全流程的温度、压力、流量、物位和成分五大参数的模拟仪表、报警、连锁系统全部集中在中央控制室显示和监视控制。Kp5zH46zRk自从20世纪70年代计算机技术应用到合成氨生产以后,操作控制上产生了飞跃。1975年美国霍尼威尔公司开发成功TCP-2000总体分散控制系统Totol Distributed Control System),简称集散控制系统DCS)。Yl4HdOAA61DCS是现代计算机技术、控制技术、数据通讯技术和荧光显示技术CRT)相
20、结合的产物。在CRT操作平台上可以存取、显示多种数据和画面,包括带控制点的流程,全部过程变量、控制过程变量,以及其参数的动态数值和趋势图,从而实现集中监视和集中操作。操作人员对于人一控制点、控制单元、生产设备、车间以及全厂的运作情况进行随机或定势的观察,只要通过键操作调出相应的画面,即可把所需内容显示在CRT上,以便监视、控制和修改某些参数。需要的数据、流程都可随机或定时在打印机上打印和彩色硬拷贝机上拷贝。与此同时,报警、连锁系统,程序控制系统,采用了微机技术的可编程序逻辑控制器PLC)代替过去的继电器,采用由用户编写的程序,实现自动或手动的“开”或“停”和复杂程序不同的各种逻辑控制,计时、计
21、数、模拟控制等。近年由于机电一体化需要逻辑控制和模拟控制计时、计数、运算等功能相结合,各仪表厂家的产品已从单一的逻辑控制,趋向多种控制功能结合为一体。因此,用“可编程序控制器”PC)这一名称较为确切。ch4PJx4BlI此外,若配置有高一级管理、控制功能的上位机系统,还能进行全厂综合优化控制和管理,这种新颖的过程控制系统不仅可以取代常规模拟仪表,而且还可以完成局部优化控制以及模拟仪表难以实现的复杂自控系统。若能用仿真技术进行操作人员的模拟培训只需在一台高性能的计算机上配合相应的软件以代替实际生产装置的控制、运作设备,这样就可以在较短的时间内学习开停车、正常操作和事故状态操作。这些都表示氨生产技
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