年产万吨合成氨转化净化工段工艺设计化工专业毕业论文.docx

1、 本 科 毕 业 论文 题 目： 年产 12万吨合成氨转化净化工段工艺设计 院 系 ： 化工与制药系 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期： 2013 年 6 月 13 日 论文答辩时间： 2013 年 6 月 22 日 毕业设计（论文）任务书 专业： 化学工程与工艺 班级： 化工 学生： 毕业设计（论文）题目： 年产 12 万吨合成氨转化净化工段工艺设计 毕业设计（论文）内容： 文 献综述，工艺流程，物料衡算， 热量衡算，工艺设备的计算，安全生产，工业三废的后处理。 毕业设计（论文）专题部分： 合成氨转化净化工段工艺设计 起止时间： 2013.4.16 6

2、.14 指导教师： 签字 2013 年 4 月 16日 摘要 摘要 氨 是重要的化工 基础 产品之一，在国民经济 发展 中占有重要 的 地位。合成氨生产 已经 多年的发展，现 在 发展成为一种成熟的化工生产工艺。 随着日益严重的环境污染，全球变暖的趋势越来越明显，以清洁能源天然气 来 制合成氨 的技术 在未来的几十年仍然将占据重要地位。本文综合介绍了以天然气 为主 制合成氨各工艺的基本 流程、 原理、存 在 的问题 以 及各个工艺线路解决的关键问题。 天然气是 以 甲烷 为主要组成气体 ，是当今世界上公认的清洁能源，燃烧后产生的二氧化碳和氮氧化合物仅为煤 燃烧时 的 50和 20 污染 。可见

3、天然气是一种优良的化工原料 ， 以天然气为资源的化学工业越来越受到人们的关注。 设计综述部分主要阐述了国内外合成氨工业的现状 和 发展趋势 ， 以及工艺流程 。 本设计是 以天然气为原料 来设计 年产十二万吨合成氨转化净化工序的 工艺 。 采用二段炉转化净化法治取 合成氨工艺 技术 。此工艺是以天然气作为原料来进行合成氨。结合工艺流程对低压部分包括脱硫，一 段炉转化 、二段 炉 转化，高低温变换，以及原料气的脱碳和甲烷化 来进行精确的物料衡算和能量衡算，并且 还对换热器进行了设备的计算。 设计 介绍 了 合成氨合成生产工艺流程，着重通过对此工艺流程的物料衡算，能量衡算确定主要设备选型 及工艺的

4、后处理。 近年来合成氨工摘要 业发展很快， 低能耗、 大型化、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、 回收和合理利用低位热能开发新的原料气净化方法、 降低氨合成压力、降低燃料消耗、等方面上。 关键词 ： 合成氨； 天然气； 转化； 变换； 物料衡算； 热量衡算； 摘要 Abstract Ammonia is the most important one of basic chemical products, plays an important role in the national economy. Ammonia production after ye

5、ars of development, now has developed into a mature chemical production processes. With the increasingly severe environmental pollution， the trend that the whole earth warms up becomes more and more obvious Thus， conversion of synthetic ammonia from the natural gas which is one kind of the clean ene

6、rgies will still hold an important position in the following several decades Gas of main composition is methane, is recognized as a clean energy in the world today, after the combustion of carbon dioxide and nitrogen oxides was only 50% and 20% of the coal pollution .Natural gas is one of a kind of

7、fine chemical raw materials, so the natural gas as the resource of the chemical industry more and more get the attention of people. The design review described some of the major domestic and international situation and the development of synthetic ammonia industry trends and technological process. T

8、he basic principle， process flow， existing problems and the key problems resolved in various process lines of the different processes by which the natural gas was converted into synthetic ammonia were comprehensively introduced摘要 The design is based on annual output of 120,000 tons of natural gas as

9、 raw material, the design of synthetic ammonia transformation process. Using the United States developed by Kellogg Company of Kellogg ammonia synthesis process. This process is based on natural gas as a raw material for synthetic ammonia. Combined process for desulfurization of low pressure parts i

10、ncluding, one or two paragraphs into high and low temperature transformation, as well as raw materials for precise gas by methanation of carbon and energy and material balance accounting, but also the calculation of the heat exchanger equipment. Introduction of ammonia synthesis production process,

11、highlighted by this process of material balance calculate, energy calculation confirming the main equipment selection. In recent years, the large-scale industrial development soon ammonia, low energy consumption, the clean production of synthetic ammonia equipment development are the main direction

12、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, etc. Keywords:SyntheticAmmonia;NaturalGas; Transformation; Tr

13、ansformation； Material balance ; Heat Balance目录 目 录 第一章 文献综述 . 1 1.1 合成氨的性质、用途及其重要性 . 1 1.1.1 氨的性质 . 1 1.1.2 氨的用途及其在国民生产中的作用 . 2 1.2 合成氨的发展技术 . 3 1.2.1 世界合成氨技术的发展 . 3 1.2.2 国外合成氨 技术概况 . 4 1.2.3 中国合成氨技术的发展 . 6 1.2.4 合成氨技术未来发展趋势 . 7 1.3 成氨的工艺流程 . 8 1.3.1 合成氨的典型 工艺流程介绍 . 8 1.3.2 合成氨转化工序的工艺原理 . 10 1.3.3

14、 合成氨变换工序的工艺原理 . 11 1.4 合成氨催化剂 . 12 1.4.1 催化剂合成氨的反应机理 . 12 1.4.2 铁基催化 剂的研究 . 13 1.4.3 钌基合成氨催化剂 . 15 1.4.4 母体的选择 . 15 1.4.5 载体的选择 . 15 1.4.6 促进剂 . 16 目录 第二章 工艺流程 . 17 2.1 工艺介绍 . 17 2.1.1 原料的选择 . 17 2.1.2 原料的脱硫 . 17 2.1.3 造气 . 19 2.1.4 一氧化碳变换 . 21 2.1.5 CO2的脱除 . 23 2.1.6 甲烷化法微量 CO、 CO2的脱除 . 24 2.2 氨合成工

15、艺条件 . 25 2.2.1 压力 . 25 2.2.2 温度 . 26 2.2.3 空间速度 . 27 2.2.4 转化炉出口气甲烷含量 . 27 2.2.5 入塔气体组成 . 28 2.2.6 催化剂的粒径 . 29 第三章 工艺计算 . 30 3.1 物料衡算 . 30 3.1.1 工艺流程图 . 30 3.1.2 气体流量与组成 . 30 3.1.3 消耗定额的计算 . 31 3.1.4 脱硫槽 108-D 物料衡算 . 35 3.1.5 一段炉 101-B 物料衡算 . 36 目录 3.1.6 二段炉 103-D 的物料衡算 . 40 3.1.7 高变 炉 104-DA 的物料衡算

16、. 44 3.1.8 低变炉 104-DB 的物料衡算 . 46 3.1.9 102-F 排水量的计算 . 47 3.1.10 101-E 脱碳量计算 . 49 3.1.11 甲烷化炉 101-D 的物料衡算 . 52 3.1.12 整个低压系统进出口物料校核 . 54 3.2 热量衡算 . 55 3.2.1 计算原理及方法 . 55 3.2.2 一段炉 101-B 辐 射段热量衡算 . 56 3.2.3 二段炉 103-D 热量衡算 . 63 3.2.4 换热器 101-C 的热量衡算 . 66 3.2.5 换热 器 102-C 的热量衡算 . 68 3.2.6 高变炉 104-DA 热量衡

17、算 . 69 3.2.7 换热器 103-C 热量衡算 . 71 3.2.8 换热器 104-C 热量衡算 . 73 3.2.9 低变炉 104-DB 热量衡算 . 74 3.2.10 甲烷化炉 104-D 热量衡算 . 76 第四章 工艺设备的计算 . 80 4.1 换热器 101-C 的计算 . 80 4.1.1 已知条件 . 80 4.1.2 物性数据 . 80 目录 4.1.3 确定结构 . 84 4.1.4 传热膜系数计算 . 84 第五章 安全生产 . 87 5.1 防火防爆 . 87 5.2 防毒防害 . 88 5.3 防噪声和震动 . 89 5.4 防机械和堕落伤害 . 89 第六章 工业三废的后处理 . 90 6.1 合成氨转化净化工序三废的 来源 . 90 6.1.1 废气的来源 . 90 6.1.2 废水的来源 . 90 6.1.3 废渣的来源 . 90 6.2 合成氨转化净化工段三废的处理 . 90 6.2.1 废气的处理 . 90 6.2.2 废水的处理 . 91 6.2.3 废渣的处理 . 91 参考文献 . 92 致 谢 . 错误 !未定义书签。