合成氨变换工段毕业设计说明书

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1、摘要本文是关于重油为原料年产 8万吨氨一氧化碳变换工段初步设计。在合成氨的生产 中，一氧化碳变换反应是非常重要的反应。用重油制造的原料气中，含有一部分一氧化 碳，这些一氧化碳不能直接做为合成氨的原料，而且对合成氨的催化剂有毒害作用，必 须在催化剂的催化作用下通过变换反应加以除去。一氧化碳变换反应既是原料气的净化 过程，又是原料气的制造过程。本设计主要包括工艺路线的确定、中温变换炉的物料衡 算和热量衡算、触媒用量的计算、中温变换炉工艺计算和设备选型、换热器的物料衡算 和热量衡算以及设备选型等。并且综合各方面因素对车间设备布置进行了合理的设计， 最终完成了 20 000字的设计说明书及生产工艺流程

2、图、车间平立面布置图及主体设备装 配图的绘制。关键词：重油；一氧化碳变换；中温变换炉；流程图AbstractThis article was about the annual output of heavy oil as raw materials to transform eight thousand tons of carbon monoxide ammonia preliminary design section. In the production of ammonia, transformation of carbon monoxide was a very important re

3、action. Manufactured using heavy oil feed gas which containa part of carbon monoxide, carbon monoxide could not be directly used as those of the raw materials of synthetic ammonia, but also a catalyst for ammonia poisoning effect there must be a catalyst for transformation through the catalytic reac

4、tion to be removed. Transformation of carbon monoxide is a gas purification process of raw materials, but also the manufacturing process of feed gas. The design of the main routes which include the identification process, the medium variant of the furnace material balance , heat balance, the calcula

5、tion of the amount of catalyst, in the variable furnace process of calculation and selection of equipment, heat exchanger of the material balance and heat balance as well as equipment selection type and so on. Taking all factors and workshop equipment to carry out a reasonable arrangement of the des

6、ign. In the end, the20 000-word statement and map production process, shopping facade and the main equipment layout drawing assembly were completed.Key words: Heavy oil; Transformation of carbon monoxide; Temperature shift converter;Flow chart可编辑 可修改目录摘要IAbstractII第 1章总论 11.1 概述 11.1.1 一氧化碳变换反应的意义与作

7、用 11.1.2 国内外研究现状 11.2 设计依据 11.3 厂址的选择 21.3.1 厂址选则 21.3.2 方案比较 21.4 设计规模与生产制度 31.4.1 设计规模 31.4.2 生产制度 31.5 原料与产品规格 41.5.1 原料规格 41.5.2 产品规格 4第 2章工艺设计与计算 52.1 工艺原理 52.2 工艺路线的选择 52.3 工艺流程简述 52.4 工艺参数 62.4.1 原料气体组分 62.4.2 工作压力 62.4.3 工作温度 62.4.4 计算基准 72.5 物料衡算 72.5.1 变换气量及变换率计算 72.5.2 总蒸汽量计算 72.5.3 中变炉物料

8、衡算 72.6 热量衡算 132.6.1中变炉一段CO变换反应热量衡算132.6.2中变炉二段CO变换反应热量衡算132.6.3中变炉三段CO变换反应热量衡算142.6.4 换热器热量衡算152.6.5 物料衡算和热量衡算一览表16第3章设备选型 173.1 设备选型原则173.2 主要设备计算173.2.1 中变炉设备计算173.2.2 换热器设备计算243.3 其他主要设备25第 4 章设备一览表26第 5 章车间设备布置设计275.1 车间布置设计的原则275.1.1 车间设备布置的原则275.1.2 车间设备平立面布置的原则275.1.3 本工段设计设备布置原则28第6章 自动控制 2

9、96.1 主要的控制原理296.2 自控水平与控制点29第7章 安全和环境保护 307.1 三废产生情况307.2 三废处理情况31第 8 章公用工程318.1 供水318.2 供电318.3 通风318.4 供暖328.5 电气32结束语33参考文献34致谢35第 1章 总 论1.1 概述1.1.1 一氧化碳变换反应的意义与作用 在合成氨的生产中，一氧化碳变换反应是非常重要的反应。用重油制造的原料气中， 含有一部分的一氧化碳，这些一氧化碳不仅不能直接做为合成氨的原料，而且对氨合成 中的催化剂有毒害作用，因此必须在催化剂的作用下通过变换反应加以除去。在一定的 条件下，利用一氧化碳和水蒸汽等摩尔

10、反应生成二氧化碳和氢气，除去大部分一氧化碳， 使一氧化碳含量净化到 3%左右，然后进入铜洗进一步的清除。所以通过一氧化碳变换 反应既能把一氧化碳转化为易在下游除去的二氧化碳同时又生产有效组分氢气或生产 具有较高h2/co2比的合成气。变换反应既是原料气的净化过程，又是原料气制造的继 续过程。一氧化碳加压变换，可以提高生产能力，降低能源消耗，节约触媒，提高经济 效益1。1.1.2 国内外研究现状 许多氮肥厂都对一氧化碳变换系统采取了一些相应的改进措施，力争降低能量的消 耗和成本。常用的有采用中温变换串联低温变换工艺，使用新型高活性的低温催化剂， 常压变换变为加压变换等。从我国目前的情况看，新建工

11、厂或是改建的工厂基本都采用 加压变换。随着新型耐硫催化剂的开发成功，八十年代中期开发了中变串低变工艺；为 了利用低变的低温高活性，九十年代初期开发了全低变工艺；为了克服全低变工艺不能 长期稳定运行的缺点，九十年代中期又开发了中-低-低工艺。其后的十年间是全低变工 艺和中-低-低工艺推广和完善的过程。国外大部分使用宽温区的催化剂，变换催化剂从 传统类型Fe-Cr系变换为Co-Mo系。国外合成氨的规模一般都比较大，不管是原料还是 操作压力的选择都与我国的中小型氮肥厂大不相同2。1.2 设计依据本次设计是按照学校下发的齐齐哈尔大学本科生毕业设计（论文）工作手册和齐 齐哈尔大学化学工程与工艺专业下达的

12、化学工程与工艺专业毕业教学环节文件编。并依据以下国标进行详细的设计：ZBY47-87、GB457-4460-84、GB100-93、GB50160-92、 HGJ211-85。1.3 厂址的选择1.3.1 厂址选择厂址选择是工业基本建设中的一个重要环节，是一项政策性，技术性很强，牵涉面 很广，影响面很深的工作。正确的选择厂址是保障化工生产的重要前提。化工厂的选择应根据城市规划和工业 区的要求，按经批准的设计计划任务书指定的地理位置选择厂址。选择厂址应综合分析 与权衡厂址的地形条件以及有关的自然和经济资料，进行多方案的技术经济、安全可行 性的比较，合理选择，作到安全可靠。从全局出发，正确处理工业

13、与农业、城市与乡村、远期与近期以及协作配套等各种 关系，并因地制宜、节约用地、不占或少占耕地及林地。同时，还要做到有利生产、方便生活、便于施工，并提供有多个可供选择的方案进 行比较和评价。厂址的安全可靠要涉及工程地质条件的优劣、厂区范围能否适应平面布置和安全距 离的要求、自然灾害的威胁程度及抗衡的可能性、能否避免由于邻近企业发生事故时而 引起此生灾害、能否便于治理三废以及同外部的联系与协调等因素。选择厂址的基本安 全要求是：土地面积与外形，能满足根据生产工艺流程特点合理布置建筑物、构筑物的 需要，即厂区总图的要求；地形应力求平坦而略有坡度（一般以不超过千分之五至十为 宜），以减少土地平整的土方

14、工程量，有利于厂区排水和运输；有良好的工程地质条件， 厂址不应设在有滑坡、断层、泥石流、岩溶、地下水位过高，有强烈地震以及地基上承 载力低于0.1 MPa的地区；应尽可能接近水源地，并便于污水的排放和处理；应靠近主 要原料燃料的供应源，靠近动力供应中心，并有利于和有关联企业的协作；应注意与附 近交通的联系，尽量接近铁路、水路、公路，以缩短货运距离；对排放有毒废水、废气、 废渣和噪声严重的工厂，不要设在城镇居民区的上风向、水源上游。和人口密集之处； 重要项目应远离机场，避开国际航线，且不宜选在水库、水力枢纽、大桥、大工厂等明 显目标附近；厂区和居住区应保持一定的间隔距离，设置必要的卫生防护地带；

15、要满足 当地航空站，通讯发射台等对间隔距离和技术上的要求。1.3.2 方案比较根据以上原则和依据，本设计厂址初步设在在齐齐哈尔市南郊区的下风向处。齐齐 哈尔铁路比较发达，又靠近大庆油田，故生产用的原料重油可以方便快捷的得到。另外， 黑龙江又是产粮大省，因此化肥的需求量较大，故有较好的市场。水也是合成氨的重要 原料，齐齐哈尔靠近嫩江，水源丰富3。1.4 设计规模与生产制度1.4.1 设计规模重油为原料年产8万吨氨车间一氧化碳变换反应工段初步设计, 年生产时间为7200 小时。1.4.2 生产制度本工厂实行倒班制度，初步拟定为五班三倒。在生产过程中，一定要加强安全防范 意识，严格按照化工行业安全生产规范来操作。注意防火、防爆、防泄漏等一系列危险 情况的发生。要做到时时注意安全，事事想着安全，做到早预报，做处理，尽量避免重 大事故的发生。1.5 原料与产品规格1.5.1 原料规格原料由上一工段重油氧化所制得，氮气来自空气，其余气体均为在氧化过程中所产 生。原料气组分如表 1-1 所示。表 1-1 原料气组分组分C02COH2N2CH4O2合计%8.09029.44439.26121.5331.2