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1、 I继续教育学院毕业设计（论文）题 目年产 30003000 吨合成氨厂合成系统工艺设计专 业化学工程与工艺姓 名学 号指导教师起讫日期20112011 年 2 2 月 2121 日-2011-2011 年 5 5 月 2626 日II年产年产 3000 吨合成氨厂合成系统工艺设计吨合成氨厂合成系统工艺设计摘摘 要要氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。合成氨工业是基础化学工业之一。其产量居各种化工产品的首位。氨本身是重要的氮素肥料除石灰氮外，其它氮素肥料都是先合成氨，然后加工成各种铵盐或尿素。合成氨的生产主要分为原料气的制取原料气的净化与合成。合成工段是指精炼气反应生成氨气与氢气，
2、从而进一步生产氨产品。本设计是生产 3000 吨合成氨的工艺计算。本设计工艺计算部分是对合成塔、水冷器、冷交换器、一级氨冷器、二级氨冷器的物料和热量衡算。主要设备计算部分是合成塔与冷交换器的外筒强度计算，里面包括筒身强度计算、主要螺栓强度计算、大顶盖强度计算、电热器盖及其螺栓强度计算。设计中，在混合气体中的气氨未冷凝时，采用分压叠加法，即先算出高压下真实分子热容，再换算为平均分子热容，在有气氨冷凝时，因处于氨饱和区内，则采用压力校正法，即先算出常压下平均分子热容，再换算为高压下平均分子热容。关键词：合成塔 冷交换器 精炼气 合成氨1目录摘 要.I第一章 设计项目.1第二章 前言.22.1 合成
3、氨的用途 .22.2 合成氨的性质 .22.3 合成氨的工艺流程 .32.4 发展前景 .5第三章 工艺设计说明书.73.1 产品用途、原料规格要求 .73.2 设计任务书及本设计主要工艺技术指标 .73.3 主要公式、物性数据来源及计算公式 .83.4 环保及安全要求 .10第四章 设计计算书.114.1 物料衡算 .114.2 热量衡算 .194.3 主要设备工艺计算 .33第五章 小结.75参考文献.76致 谢.77附录.78 合成塔装配图 .78 带控制点的工艺流程图 .781第一章 设计项目设计项目名称：3000 吨型合成氨厂合成系统工艺和设备设计工艺设计条件：1.1 物料衡算物料衡
4、算计算基准：1000 标准立方米精炼气2.1 热量衡算热量衡算计算基准：1000 标准立方米精炼气小时氨产量：680 Kg基准温度：0液氨的焓：采用氮气工作者手册中的数据高压混合气体平均分子热容计算方法：本设计中，在混合气体中的气氨未冷凝时，采用分压叠加法，即先算出高压下真实分子热容，再换算为平均分子热容，在有气氨冷凝时，因处于氨饱和区内，则采用压力校正法，即先算出常压下平均分子热容，再换算为高压下平均分子热容。因此两种方法的计算结果是有出入的。有时，在同一设备中会有处于和不处于氨饱和区的几种气体同时出现，为了避免采用两种不同的热容计算法而引起误差，就统一采用压力校正法(如冷交换器等） 。1.
5、3 主要设备工艺计算主要设备工艺计算计算基准：每小时氨产量 680Kg，结合 VSH-XB 版设备复核进行。2第二章 前言2.12.1 合成氨的用途合成氨的用途合成氨工业是基础化学工业的重要组成部分，有十分广泛的用途。氨可生产多种氨肥，如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵等；还可生产多种复合肥，如磷肥等。氨也是重要的工业原料。基本化学工业中的硝酸、纯碱及各种含氮无机盐；有机工业各种中间体，制药中磺胺药，高分子中聚纤维、氨基塑料、丁氰橡胶、冷却剂等1。国防工业中三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纤维等.合成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
6、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。合成工段在合成氨生产是最后一道工序，将前面工序送来的合格气体合成氨，作为工业原料供后产品工序使用。2.22.2 合成氨的性质合成氨的性质氨是无色气体,有刺激性恶臭味。分子式 NH3。分子量 17.03。相对密度 0.7714g/l。熔点-77.7。沸点-33.35。自燃点 651.11。蒸气密度 0.6。蒸气压 1013.08kPa(25.7)。蒸气与空气混合物爆炸极限 1625%(最易引燃浓度 1
7、7%)。氨在 20水中溶解度34%,25时,在无水乙醇中溶解度 10%,在甲醇中溶解度 16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性,0.1N 水溶液 PH 值为 11.1。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火,难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。与硫酸或其它强无机酸反应放热,混合物可达到沸腾。不能与下列物质共存:乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。1784 年，有学者证明氨是由氮和氢组成的2。19 世纪末，在热力学、动力学和催化剂等
8、领域取得进展后，对合成氨反应的研究有了新的进展。1901 年法国物理化学家吕查的利提出氨合成的条件是高温、高压，并有适当催化剂存在。31909 年，德国人哈伯以锇为催化剂在 17-20MPa 和 500-600温度下进行了合成氨研究，得到 6的氨。1910 年成功地建立了能生产 80 氨的试验装置。1911 年米塔研究成功以铁为活性组分的合成催化剂，铁基催化剂活性好、比锇催化剂价廉、易得3。合成氨的原料是氢气和氮气。氮气来源于空气，可以在制氢过程中直接加入空气，或在低温下将空气液化、分离而得；氢气来源于水或含有烃的各种燃料。工业上普遍采用的是以焦炭、煤、天然气、重油等燃料与水蒸气作用的气化方法。合成氨过程由许多环节构成，氨合成反应过程是整个工艺过程的核心4。2.32.3 合成氨的工艺流程合成氨的工艺流程氨合成的工艺流程:(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，
