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1、(完整word版)合成氨计算说明书安徽建筑大学毕 业 设 计专 业 化学工程与工艺 班 级 13化工（1)班 学生姓名 程爽 学 号 13206040222 课 题 年产30万吨合成氨合成工段工艺设计 指导教师 邵群 2016年 3 月 1 日目录30万吨/年合成氨合成工艺设计第一章 文献综述1。1 合成氨项目简介1.1。1 合成氨物理性质1.1。2 合成氨化学性质1。1.3 合成氨市场预测1。1。4 合成氨国内产能,消耗1。1。5 合成氨国外产能，消耗1.2生产规模及产品方案1.2.1 产品方案1.2。2 生产规格1。2.3 产品质量1.3工艺技术方案的选择1。3。1 工艺路线1。3.2 工
2、艺路线的比较与选择1.3.3 本设计研究内容第二章 物料衡算2。1 设计要求2.2 工艺流程图2。3 全流程物料衡算2.4 单个单元的物料衡算2.4.1 鼓风机物料衡算2。4。2 混合器物料衡算2.4.3 换热器1物料衡算2.4。4 反应器物料衡算2。4.5 换热器2物料衡算2.4。6 闪蒸罐物料衡算2。4。7 循环混合器物料衡算2.4。8 循环压缩机物料衡算第三章 能量衡算3.1全流程的能量衡算3。2 单个单元的能量衡算3。2。1 鼓风机热量衡算3.2.2 换热器1能量衡算3。2.3 反应器能量衡算3。2.4 换热器2能量衡算3.2.5 闪蒸罐能量衡算3。2。6 循环压缩机能量衡算第四章 设
3、备的选型和计算4.1设备选型4。1.1 设备简述4.2 合成塔设计4.2。1 合成塔筒体设计4。2.2 催化剂层设计4。2。3下换热器4.2.4 层间换热器1。4文献引用30万吨/年合成氨合成工艺设计摘要:氨是人体的基本元素之一，在粮食生产中占据着重要地位，是重要的基础化工产品，在国民经济中有重要地位。合成氨的工段包括制气、精制、合成、分离几步骤，而合成工段分为合成、分离、气体再循环、废弃排放等工段，合成氨工段中最重要的是氨合成工段，氨合成工段最重要的是合成工序。本设计是利用ASPNE PLUS 进行合成氨合成工段的模拟，得到各种物性参数，并利用各种物性参数。完成设备的选型，能量，物料的衡算，
4、以及各位图纸的绘制。关键词：合成氨 物料衡算 能量衡算 ASPEN PLUS Process Design of the Section Which Synthetizes LiquidAmmonia of 300000t/aAbstract：Ammonia is one of the basic elements of the body and plays an important role in food production，Ammonia is also an important basic chemical product。 Synthetic ammonia section inc
5、ludes gas production, refining, synthesis, separation of several steps， and synthetic section is divided into synthesis, separation, gas recirculation, waste discharge and other sections, synthetic ammonia section is the most important ammonia synthesis section， ammonia synthesis section of the most
6、 important is a synthetic process。 The design is the use of ASPNE PLUS synthetic ammonia synthesis section of the simulation， get a variety of physical parameters， and the use of various physical parameters。 Complete the equipment selection， energy， material accounting, and the drawing of your drawi
7、ngs.Key words: synthetic ammonia material accounting energy balance ASPEN PLUS前言氨是人体的基本元素之一,而固氮最有效也最搞笑的方法就是进行合成氨，合成氨工业是最重要的基础工业之一，至今已经超过80年的研究历史，同时，合成氨也消耗非常多的能源，世界上大约10%的能源用于合成氨,生产的合成氨是极其重要的基础化工原料，广泛用于各种肥料，炸药,橡胶等的制作,大约80%的合成氨用于肥料生产。合成氨早期主要是以焦煤气、水电气氢气以及水煤气为原材料。70年代开始以石脑油、天然气为原材料。而我国是一个天然气缺乏的国家，所以还是以煤
8、炭为主要材料进行合成氨的.以煤炭为原材料进行合成氨的工艺流程包括原料气的制备、净化、压缩合成、氨分离、原料气循环等步骤。而合成工段工艺流程就包括压缩、合成、冷凝分离、原料气循环等部分。此次设计就是根据已经净化的原料气体来合成氨。进行合成工段的工艺流程设计，得到相关的参数，并对设备进行选型，绘制出各种图纸.经过近80多年的发展，合成氨技术相对比较成熟。目前，主流的合成氨工艺都是选择中、低温进行合成.目前在国际上用于氨合成中比较主流的低能耗制氨工艺有：美国的原Kellogg工艺（现为KBR)、丹麦托普索工艺、瑞士卡萨利工艺、德国伍德工艺等。这几类氨合成工艺流程类似，都是为了提高氨净值.合成塔的主要
9、部分为内件。随着发展，人们研究出了各种类型的内件。以反应床论,可分为绝热式和内冷式，即床层内含有移热装置，如单冷管等;以移热方式论，可分为冷激式、层间换热式、内冷式以及冷激间换热复合式;以反应气体流向论，可分为轴向型和径向型以及轴径向混流型，其各有所长.轴向流塔操作稳定,催化剂装量多;径向流塔效率高，压力降小,操作敏感性强,要求高效催化剂。根据催化剂床层中是否设置冷管(内冷）方式可划分为：单层轴向内冷式内件；冷管改进型内件;多层绝热冷激式内件；多层绝热复合换热式内件；副产蒸汽式内件。本设计则采用多段绝热冷激式内件。第一章 文献综述1.1 合成氨项目简介合成氨，英文名Amonia，分子式NH3
10、氨是最为重要的基础化工产品之一,其产量居各种化工产品的首位； 同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10 的能源用于生产合成氨2。氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分约占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、制药、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.反应式 ：N2+3H22NH3 。1.1.1 合成氨物理性质氨气通常情况下是有刺激性气味的无色气体,极易溶于水，易液化，液氨可作致冷剂。表1 氨的物理性质摩尔质量密度
11、熔点沸点临界点17.0306g/mol0.63856777.7333.34132。911。38MPa1.1.2 合成氨化学性质和水反应:NH3+H2O=NH3H2O 一水合氨不稳定，受热容易分解.和酸反应:NH3+HNO3=NH4NO3 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 NH3+HCl=NH4Cl 3NH3+H3PO4=(NH4）3PO4 等等。与纯氧反应: 4NH3+3O2=2N2+6H2O 条件点燃.催化氧化反应:4NH3+5O2=4NO+6H2O 条件点燃催化剂 放热反应，工业制取硝酸第一步。和碳反应: NH3+C=HCN+H2 条件加热 （氰化氢剧毒）.和水以及二氧化碳的反应2
12、NH3+H2O+CO2=NH4HCO3 反应受热容易分解。氨水（NH3H2O）能是湿润的紫色石蕊试纸变蓝色.电离呈弱碱性。1。1.3 合成氨市场预测合成氨行业既是我国化肥工业的基础, 也是传统煤化工的重要组成部分。 根据国际肥料工业协会 （IFA） 预测, 2010 至 2015 年期间, 全球新建合成氨装置中有 1 3 来自我国, 新建的煤头合成氨项目将主要出现在我国. 目前, 我国合成氨产业规模已居世界第一， 并且是世界上最大的以煤为原料的合成氨产地。 这一鲜明特点经过 “十二五” 发展将更加突出3。截至去年12月底,山东鲁北市场24102580元/吨，较年初上涨23。58%;临沂部分承兑
13、出厂至25602580元/吨，较年初上涨23。08；河北市场价格在22802290元/吨，较年初上涨16.93%；江苏市场在25602650元/吨，较年初上涨29。29%20。45%；安徽市场在2470-2550元/吨，较年初上涨30。28%；湖北市场2650-2680元/吨，较年初上涨35.88；湖南地区价格在27302750元/吨,较年初上涨37.5%。有稳定的供需关系以及较为稳定的价格，所以依然有巨大的市场潜力。1.1.4 合成氨国内产能，消耗我国是个农业大国，合成氨作为化肥的基本原料之一,在各种肥料的生产中大量应用，迄今为止，我国合成氨已经可以自给自足并开始出口国外.但是也出现产能过剩
14、的情况了.工厂开工率变低也是存在的问题。表2 2006-2011 年我国合成氨供需情况年份产量 万 t进口 万 t出口 万 t表观消费量 万 t自给率 20064937。919.204957.199。620075158。923。305182.299.620084995.124。305019。399。520095135.528.10.045163.399.520104963.129。10.144992。199.420115069.028。80.065097。799.4表3 20062011 年我国合成氨产能变化情况年份产能 （万 ta1)增幅 %200658934.1200760502.7200861722.0200964334。2201065602.0201166882.01.1.5 合成氨国外产能，消耗天然气（或煤基）生产合成氨和甲脂是目前天然气（煤气）化工利用的重要途径，技术成熟，已组织大规模生产。近年全世界合成氨供需基本趋于平衡，发展趋势是合成氨生产转向低价合成氨生产区，PotashCorp公司使特立尼达Point Lisas合成
