《年产二十万吨合成氨转化工段设计解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产二十万吨合成氨转化工段设计解析（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 毕 业 设 计 题 目： 年产二十万吨合成氨转化工段设计 学 院： 化学与材料工程 专 业： 化学工程与工艺 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成时间： 2014年5月20日 设计说明 氨在国民经济中占有重要地位。现在约有80%的氨用来制造化学肥料，其余作为生产其它化工产品的原料。以天然气为原料的合成氨流程是合成氨流程的典型流程之一。除消耗原料天然气等一次能源外，还需要消耗较多的电力和蒸汽等二次能源。能耗是衡量合成氨技术水平和经济效益的重要标志。合成氨的转化工段中需要消耗的原料和能源占合成氨消耗能源的很大部分。因此对合成氨转化工段进行科学合理的设计是非常必要的。本次设计任务量为年产20万吨氨
2、，采用管式炉连续催化转化工艺流程，工艺天然气经过一段炉和二段炉的转化，使甲烷含量降至0.3%。为达到尽可能多的节能的目的，准确进行转化工段的物料和热量衡算以及对一段炉的辐射室和对流段的计算和选型，并选择具有代表性的天然气预热器进行准确的设计计算，选定该换热器为固定管板式，壳体内径1000mm，换热面积332.8m2，传热温差626.52。除此之外，还做出工艺流程图、物料流程图和换热器的装配图等图纸以使设计内容更加详细充实。关键词：氨，能耗，转化工段，工艺流程，计算，选型Design Notes Ammonia takes an important place in the national e
3、conomy. Now, about 80% of the ammonia is used to produce chemical fertilizer,and the rest is used to be rawmaterial of other chemical products production. The process which regards natgas as raw material is one of the typical process in Synthe-tic ammonia process. In addition to consuming raw gas an
4、d water vapor, the process still needs to consume electric energy and steam and so on. Energy consumption is an important symbol measured by technology and economic profit. In transformation of ammonia, the consumption of raw materials and energy accounted a lot energy consumption of Synthe-tic ammo
5、nia.Therefore,design of conversion section is very necessary. The design task is an annual output of 200000 tons of ammonia, the tube furnace process of continuous catalytic conversion, technology of natural gas through the transformation of a furnace and two section of the furnace, the methane cont
6、ent is reduced to 0.3%. In order to achieve the purpose of energy-saving, the accurate calculation and selection of material and heatbalance and conversion section of a furnace chamber and aconvection section of radiation, and choose natural gas preheater representative for accurate design calculati
7、on. Selection of the heat exchanger is a fixed tube plate,shell diameter is 1000mm, the heat transfer area is 332.8m2,temperature is set to 626.52 . In addition, I also make the process flow diagram, the material flow chart and a heat exchanger assembly drawings in order to make the design more deta
8、iled content enrichment.Keywords: ammonia, energy consumption, transformation, technological process, type choiceI河南城建学院本科毕业设计 目录目 录设计说明IDesign NotesII主要符号说明1 绪 论11.1 合成氨转化工段简述11.1.1 概述11.1.2 合成氨生产技术的发展11.1.3 合成氨转化工段天然气转化法主要反应21.1.4 合成氨转化工段分为两段的原因21.1.5 合成氨转化工段设计的主要设备21.2 生产流程的选择31.2.1 转化工段工艺流程介绍31.
9、2.2 选择转化工段的工艺流程及原因42 物料衡算52.1 一段炉转化计算基础数据及衡算52.1.1 基础数据52.1.2 一段转化炉物料衡算52.1.3 一段转化炉出口气体量表82.2 二段炉转化计算基础数据及物料衡算92.2.1 基础数据92.2.2 二段转化炉物料衡算92.2.3 二段转化炉出口气体量表122.3 以吨氨每小时为计算标淮折合指标123 热量衡算143.1 计算基准和计算方法143.2 一段转化炉热量平衡163.2.1 进入混合气带入焓163.2.2 一段转化气带出焓163.2.3 燃料天然气量计算173.3 二段转化炉热量平衡183.3.1 一段转化气带入焓183.3.2
10、 工艺空气带入焓183.3.3 二段转化气带出焓193.4 天然气预热器负荷计算203.4.1 天然气带入焓203.4.2 天然气带出焓203.5 混合气预热负荷计算213.5.1 天然气带入焓213.5.2 水蒸汽带入焓223.5.3 混合气预热器热负荷233.6 工艺空气预热器热负荷计算233.7 燃烧烟气计算243.7.1 燃烧空气量计算243.7.2 实际空气量的计算253.8 转化工序自产蒸汽量计算293.8.1 烟气废锅产汽量及热负荷293.8.2 转化气废锅产汽计算313.9 物料，热量平衡结果314 设备的选型计算（主要设备）344.1一段转化炉辐射室计算344.1.1 已知条
11、件344.1.2 炉型选择354.1.3 计算方法354.1.4 炉膛尺寸确定364.1.5 转化管内传热系数计算364.1.6 炉管外壁平均温度计算394.1.7 炉管外壁温度计算434.2 一段转化炉对流段计算474.2.1 已知条件474.2.2空气预热器计算484.2.3 烟气废热锅炉计算535 空气预热器换热器的计算575.1 工艺设计计算部分575.1.1 已知条件575.1.2 定性温度与其对应的物性575.1.3 试算和初选换热器的规格575.1.4 核算换热面积585.2 材料的选用部分585.3 结构设计部分595.3.1 壳体，管箱壳体和封头595.3.2 膨胀节595.
12、3.3 接管和开孔补强605.3.4 接管与壳体，管箱壳体的连接605.3.5 接管法兰的要求615.3.6 壳程接管位置最小尺寸615.3.7 管箱接管位置最小尺寸615.3.8 排气，排液管625.3.9折流板的布置和尺寸625.3.10 防冲板645.3.11 拉杆和定距管的尺寸655.3.12 管板，设备法兰655.3.13 垫片665.3.14 管箱675.3.15 支座685.4 换热器主要结构尺寸和计算结果表69设计评述71致 谢72主要参考文献73附 录74ii主要符号说明 河南城建学院本科毕业设计 绪论 1 绪 论1.1 合成氨转化工段简述1.1.1 概述 氨是1794年由J.普里斯特利在加热氯化铵和石灰混合物时候发现，1784年C-L伯托利确定氨由氮和氢组成。 19世纪中叶，炼焦工业兴起，生产焦炭的工程中制得了氨。虽然可以从副焦炉气中回收氨，但是这样的回收的氨量不能满足需求，促使人们研究新的得到氨的方法。慢慢发展有：电弧法，氰化法，合成氨法。 氨，或称“氨气”，分子式为NH3，是一种无色气体，有强烈的刺激气味。极易溶于水，常温常压下1体积水可溶解700倍体积氨。氨
