年产20万吨合成氨合成工艺设计论文.doc

年产20万吨合成氨合成工艺设计毕业论文 目录 摘要 I Abstract II 引 言 1 第一章 综 述 2 1.1 氨的研究背景 2 1.2 氨的用途 2 1.3 氨的生产方法的选择 3 第二章 氨合成过程的步骤及工艺流程 5 2.1 氨合成的步骤 5 2.2 氨合成工艺流程简述 6 第三章 工艺计算 9 3.1 原始条件 9 3.2 物料衡算 9 3.2.1 合成塔物料衡算 9 3.2.2 氨分离器气液平衡计算 10 3.2.3 冷凝塔气液平衡计算 11 3.2.4 液氨贮槽气液平衡计算 12 3.2.5 液氨贮槽物料计算 14 3.2.6 合成系统物料计算 15 3.2.7 合成塔物料计算 16 3.2.8 水冷器物料计算 17 3.2.9 氨分离器物料计算 18 3.2.10 冷凝塔物料计算 19 3.2.11 氨冷器物料计算 21 3.2.12 冷凝塔物料计算 23 3.2.13 液氨贮槽物料计算 24 3.3 热量衡算 26 3.3.1合成塔热量计算 26 3.3.2 废热锅炉热量计算 28 3.3.3 热交换器热量计算 29 第四章 设备的计算与选型 31 4.1 已知条件 31 4.2 计算并初选换热器规格 31 4.3 校核总传热系数K 31 4.3.1官内给热系数α计算 31 4.3.2 管外给热系数αo 35 4.3.3 总传热系数K 38 4.4 管子拉脱力的计算 38 4.5 计算是否安装膨胀节 39 4.6 换热器主要结构尺寸和计算结果 41 结 论 42 致 谢 43 参考文献 44 附录 45 附录A：工艺流程图 45 附录B：设备图 45 引 言 合成氨的化学名称为氨，常温常压下，氨是一种具有特殊刺激性气味的无色气体，有强烈的毒性。比空气轻，相对密度0.596，熔点－77.7℃－33.4℃0.5%(体积分数)的氨，就能使人在几分钟内窒息而死。 在0.1MPa、-33.5℃0.7～0.8MPa132.9℃，临界压力为11.38MPa。液氨的相对密度为0.667g/cm(20℃)。若将液氨在0.101MPa压力下冷至-77.7℃，就能凝结成略带臭味的无色结晶。液氨容易气化，降低压力可急剧蒸发，并吸收大量的热。氨极溶于水，可制成含氨在15%至30%(质量分数)的商品氨水。氨溶解时放出大量的热。氨的水溶液呈碱性，易挥发。 氨的化学性质活泼，能与酸反应生成盐。如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氨基甲酸铵，脱水后成为尿素；与二氧化碳和水反应生成碳酸氢铵。在有水的条件下，氨对铜、银、锌等金属有腐蚀作用。 氨的自燃点为630℃。氨与空气或氧按一定比例混合后，遇火能爆炸。常温常压下，氨在空气中的爆炸极限为15.5%到28%，在氧气中为13.5%到82%。液氨或干燥的气氨，对大部分物质没有腐蚀性，但在有水的条件下，对铜、银、锌等有腐蚀作用[1]。 氨是重要的无机化工产品，在国民经济中占有重要地位。其产量居于各种化工产品的首位，同时是能源消耗的大户 本设计对氢、氮直接合成为氨的合成工段工艺流程进行介绍，将在传统工艺流程上加以改进。拟采取的工艺路线缩短了，减少了设备投资，降低了能耗，操作简单安全。物料消耗降低，生产安全性提高，从而降低了生产成本，提升了合成氨市场竞争力。 第一章 综 述 1.1 氨的研究背景 世界合成氨技术的发展经历了传统型蒸汽转化制氨工艺、低能耗制氨工艺、装置单系列产量最大化三个阶段。根据合成氨技术发展的情况分析, 未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变, 其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期, 改善经济性”的基本目标, 进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发[2,3,4]。 (1) 大型化、集成化、自动化, 形成经济规模的生产中心、低能耗与环境更友好将是未来合成氨装置的主流发展方向。在合成氨装置大型化的技术开发过程中, 其焦点主要集中在关键性的工序和设备, 即合成气制备、合成气净化、氨合成技术、合成气压缩机。在低能耗合成氨装置的技术开发过程中, 其主要工艺技术将会进一步发展。 (2) 以“油改气”和“油改煤”为核心的原料结构调整和以“多联产和再加工”为核心的产品结构调整,是合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的有效途径。 (3)实施与环境友好的清洁生产是未来合成氨装置的必然和惟一的选择。生产过程中不生成或很少生成副产物、废物,实现或接近“零排放”的清洁生产技术将日趋成熟和不断完善。 (4)提高生产运转的可靠性,延长运行周期是未来合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的必要保证。有利于“提高装置生产运转率、延长运行周期”的技术,包括工艺优化技术、先进控制技术等将越来越受到重