以天然气为原料的年产10万吨合成氨合成工段设计毕业论文.doc

以天然气为原料的年产10万吨合成氨合成工段设计毕业论文 目录 1 引言 1 1.1 氨的性质 1 1.2 氨的用途 2 1.3 合成氨的发展历史 2 1.3.1 氨气的发现 2 1.3.2 合成氨的发现及其发展 2 1.3.3 国外合成氨工业发展 3 1.3.4 国内合成氨工业发展 3 1.3.5 国内合成氨工业的发展趋势 4 1.4 合成氨工段设计主要参数计算的主要内容 5 2 工艺计算 6 2.1 生产流程简述 6 2.2 原始条件 6 2.3 物料衡算 8 2.3.1 合成塔物料衡算 8 2.3.2 氨分离器气液平衡计算 9 2.3.3 冷交换器气、液平衡计算 11 2.3.4 液氨贮槽气、液平衡计算 11 2.3.5 液氨贮槽物料计算 13 2.3.6 合成系统物料计算 14 2.3.7 进出合成塔物料计算 15 2.3.8 进出水冷器物料计算 16 2.3.9 进出氨分离器物料计算 16 2.3.10 冷交换器物料计算 17 2.3.11 氨冷器物料计算： 18 2.3.12 冷交换器物料衡算 20 2.3.13 液氨贮槽物料计算 21 2.3.14 物料计算结果汇总 21 2.4 热量核算 22 2.4.1 交换器热量核算 22 2.4.2 氨冷器热量核算 25 2.4.3 循环机热量核算 27 2.4.4 合成塔热量核算 28 2.4.5 废热锅炉热量核算 31 2.4.6 热交换器热量核算 32 2.4.7 水冷器热量核算 33 2.4.8 氨分离器热量核算 34 3 氨合成过程中的绿色化学化工 35 3.1 绿色化学化工的基本概念 35 3.2 合成氨工段的原子经济性 35 3.3 合成氨工段的热能综合利用 35 3.4 合成氨工段的“三废”处理 36 4 设备选型 37 4.1 合成塔催化剂层设计 37 4.2 换热器： 42 4.3 废热锅炉设备工艺计算 43 4.3.1 计算条件 43 4.3.2 官内给热系数α计算 43 4.3.3 管内给热系数αi计算 45 4.3.4 总传热系数K 计算 46 4.3.5 平均传热温差Δtm计算 46 4.3.6 传热面积 46 4.4 水冷器设备工艺计算: 47 4.4.1 计算条件 47 4.4.2 管内给热系数的计算 47 4.4.3 管外给热系数 48 4.4.4 传热温差 49 4.4.5 传热总系数K 49 4.4.6 传热面积 49 4.5 冷交换器设备工艺计算 49 4.5.1 计算条件 49 4.5.2 管内给热系数的计算 50 4.5.3 管外给热系数 52 4.5.4 总传热系数 55 4.5.5 传热面积核算 55 4.5.6 主要设备选型汇总表 55 5 合成氨合成车间的安全生产 57 5.1 合成氨车间的职业危害 57 5.2 安全措施 58 5.3 合成氨工序重大事故危险与防范 59 5.3.1 蒸汽锅炉的重大事故危险与防范 59 5.3.2 容器爆炸 60 5.3.3 灼烫 60 5.3.4 起重伤害 60 参考文献 62 致谢 63 设计参数 年产10万吨合成氨的合成工段工艺设计（以天然气为原料） 产量：10万吨/年，液氨 合成塔入口惰性气体含量：15% 合成塔进口氨浓度：2.5% 合成塔出口氨浓度：13.2% 合成塔操作压力：30MPa 新鲜补充气：N2 24%；H2 75%；CH4 0.3%；Ar 0.7% 精炼气温度：35℃ 水冷器出口气体温度：35℃ 循环机进出口压差：1.47Mpa 年工作日：300d 产品质量规格：氨含量(wt%)=99% 引言 氮是植物营养的重要成分之一，大多数的植物不能直接吸收存在于空气中的游离氮，只有当氮与其他元素化合以后，才能被植物吸收利用。将空气中的游离氮转变为化合态氮的过程称为固定氮。20世纪初，经过人们的不懈探索，终于成功的开发了三种固定氮的方法：电弧法、氰氨法、和合成氨法。其中合成氨法的能耗最低。1913年工业上实现了合成以后，合成氨法发展迅速，30年代以后，合成氨法已成为人工固氮的主要方法。 氨的性质 氨化学式为NH3常温下为无色有刺激性辛辣味的恶臭气体，会灼伤皮肤、眼睛，刺激呼吸道器官粘膜，空气中氨的质量分数占0.5% ~ 1.0%就会使人在几分钟内窒息。氨的主要物理性质见表0-1。氨在常温加压易液化，称为液氨。氨易溶于水，与水反应形成水合氨（NH3 + H2O=NH3·H2O）简称氨水，呈弱碱性，氨水极不稳定，受热分解为氨气和水，氨含量为1%的水溶液PH为11.7。浓氨水氨含量为28% ~ 29%。氨的化学性质比较活泼，能与酸反应生成盐，如与盐酸反应生成氯化铵；与磷酸反应生成磷酸铵；与硝酸反应生成硝酸铵；与二氧化碳反应生成甲基甲酸铵，脱水后生成尿素等等。表1-1氨的主要物理性质[