天然气合成氨年产19万吨 设计说明书 - 图文

《化工设计》

年产X万吨天然气合成氨合成段的工艺设计任务书

一、设计项目：年产X万吨天然气合成氨合成段的工艺设计 二、设计规模：X万吨/年，年生产时间：330 三、设计阶段：初步设计 四、设计条件与要求

1、合成塔进口气体组成（V%）

NH3：2.26% H2：58.79% N2：19.55% CH4：17.49% Ar：1.91% 2、合成塔出口气体NH3含量：17.8% 3、水冷器出口温度：35℃ 4、合成塔操作压力：30.0MPa 五、设计要求和工作量

完成设计报告一份

六、设计主要内容 1、工艺流程设计 2、物料衡算 3、热量衡算

4、主要设备工艺设计与选型化工设计报告

（大体章节要求） 摘 要

第一章 前言

第二章 天然气合成氨简介 第三章 合成氨工艺论证 第四章 工艺计算 4.1物料衡算 4.2能量衡算

第五章 主要设备的工艺计算及选型

主要结构参数表 第六章 设计小结 参考文献

七、设计主要参考文献 《化工原理》；《化工产品手册》；《化工工艺设计手册》；《小氮肥厂工艺设计手册》；《氮肥工艺设计手册》；《小合成氨厂工艺技术与设计手册》；《合成氨》；《无机化工生产技术》等

八、设计时间：2012.12.18-2012.12.24

《化工设计》

目录

摘要 .................................................................................................................................................. 1 第一章 前 言 ................................................................................................................................. 2 第二章 天然气合成氨简介 ............................................................................................................. 3 2.1 氨的性质、用途及重要性 ................................................................................................. 3

2.1.1 氨的性质 ............................................................................................................... 3 2.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用 ....................................................................... 3

2.2 合成氨生产技术的发展 ..................................................................................................... 3

2.2.1世界合成氨技术的发展 ........................................................................................ 3 2.2.2中国合成氨工业的发展概况 ................................................................................ 5

2.3合成氨转变工序的工艺原理 ............................................................................................. 6

2.3.1 合成氨的典型工艺流程介绍 ............................................................................... 6 2.3.2 合成氨转化工序的工艺原理 ............................................................................... 7 2.3.3合成氨变换工序的工艺原理 ................................................................................ 7

2.4 设计方案的确定 ................................................................................................................. 8 第三章 合成氨工艺论证 ................................................................................................................. 9 3.1 氨合成过程的基本工艺步骤 ............................................................................................. 9 3.2氨合产工艺的选择 ........................................................................................................... 10 3.3工艺参数的确定 ............................................................................................................... 11 第四章 工艺计算 ......................................................................................................................... 12 4.1物料衡算 ........................................................................................................................... 13

4.1.1初始条件 .............................................................................................................. 13 4.1.2合成塔出口气组分 .............................................................................................. 13 4.1.3氨分离器气液平衡计算 ...................................................................................... 14 4.1.4冷交换器气液平衡计算 ...................................................................................... 15 4.1.5液氨贮槽气液平衡计算 ...................................................................................... 16 4.1.6液氨贮槽物料计算 .............................................................................................. 18 4.1.7合成系统物料计算 .............................................................................................. 19 4.1.8合成塔物料计算 .................................................................................................. 20 4.1.9水冷器物料计算 .................................................................................................. 21 4.1.10氨分离器物料计算 ............................................................................................ 21 4.1.11冷交换器物料计算 ............................................................................................ 21 4.1.12氨冷器物料计算 ................................................................................................ 22 4.1.13 冷交换器物料计算 ........................................................................................... 23

4.2 物料衡算结果汇总 ........................................................................................................... 24 4.3 热量衡算........................................................................................................................... 26

4.3.1冷交换器热量衡算 .............................................................................................. 26 4.3.2氨冷器热量计算 .................................................................................................. 28 4.3.3 循环机热量计算 ................................................................................................. 29 4.3.4 合成塔热量计算 ................................................................................................. 30 4.3.5 废热锅炉热量计算 ............................................................................................. 32 4.3.6 热交换器热量计算 ............................................................................................. 33 4.3.7 水冷器热量计算 ................................................................................................. 33 4.3.8 氨分离器热量核算 ............................................................................................. 34

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参考文献 .................................................................................................................................. 35

第五章 设计小结 ......................................................................................................................... 36 化工设计教师评分表 ..................................................................................................................... 37

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《化工设计》

摘要

氨是重要的基础化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。

本设计是以天然气为原料年产十九万吨合成氨转变工序的设计。近年来合成氨工业发展很快，大型化、低能耗、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、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等方面上。

设计采用的工艺流程简介：天然气经过脱硫压缩进入一段转化炉，把CH4和烃类转化成H2，再经过二段炉进一步转化后换热进入高变炉，在催化剂作用下大部分CO和水蒸气反应获H2和CO2，再经过低变炉使CO降到合格水平，去甲烷化工序。

本设计综述部分主要阐述了国内外合成氨工业的现状及发展趋势以及工艺流程、参数的确定和选择，论述了建厂的选址；介绍了氨变换工序的各种流程并确定本设计高-低变串联的流程。工艺计算部分主要包括转化段和变换段的物料衡算、热量衡算、平衡温距及空速计算。设备计算部分主要是高变炉催化剂用量的具体计算，并根据设计任务做了转化和变换工序带控制点的工艺流程图。

本设计的优点在于选择较为良好的厂址和原料路线，确定良好的工艺条件、合理的催化剂和能源综合利用。另外，就是尽量减少设备投资费用。

关键字：合成氨；天然气；转化；变换；

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《化工设计》

第一章 前 言

本设计说明书是年产19万吨合成氨厂造气工段的初步设计。

氨是一种重要的化工原料，特别是生产化肥的原料，它是由氢和氮合成。合成氨工业是氮肥工业的基础。为了生产氨，一般均以各种燃料为原料。首先，制成含H2和CO等组分的煤气，然后，采用各种净化方法，除去气体中的灰尘、H2S、有机硫化物、CO、CO2等有害杂质，以获得符合氨合成要求的洁净的1：3的氮氢混合气，最后，氮氢混合气经过压缩至15Mpa以上，借助催化剂合成氨。

我国能源结构中，煤炭资源占很大比重。煤的气化是煤转化技术中最主要的方面，并已获得广泛的应用。煤气化提供洁净的可以管道输送的气体燃料。目前还在建设采用各种煤气化技术的工业化装置。煤气化在各方面的应用都依赖于煤气化技术的发展，这主要因为煤气化环节往往在总投资及生产成本中占相当大的比重。

我国合成氨工业原料路线是煤汽油并举，以煤为主。合成产量60%以上是以煤为原料，全国现有1000多家大中小型以煤为原料的合成氨厂。随着油价的不断上涨，今后将停止以油为原料的新设备建设，并要求进行以煤代油的技术改造。

本说明书是在工艺和设备计算的基础上加以工艺论证及选择而编制的。主要内容包括：绪论、设计任务及要求、生产方案，生产流程的选择及论证、制气生产原理、工艺指标、设备计算及选型。此外，随书附有造气工段带控制点工艺流程图。

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