毕业设计（论文）-年产18万吨合成氨项目变换工段设计.docx

设计题目：年产18万吨合成氨项目变换工段设计（Co进口26.4%)院:业:级:学生姓名:指导教师:目录摘要IVl关键词：IVIAbstractVlKeywordsVl第一章总论部分11.1 设计题目11.2 产品介绍11.2. 1氨的物化性质11.2.2产品氨的规格11.2.3氨的用途11.2.4原料的来源及规格21.3 设计项目的必要性21.3.1 合成氨工业发展概况21.3.2 2我们国家制取氨技术的现状以和未来的发展31.3.3 我们国家合成氨的市场及发展趋势31.4 厂址选择41.5 合成氨厂工艺路线选择41.5.1 煤气化炉的选择41.5.2 本设计造气原理51.5.3本设计造气工艺流程616原料气的净化71.6.1脱硫716.2变换716.3脱碳716.4精制91.6.5合成氨工段101.7年工作日和工作制度的确定112.1重点设计工序的生产基本原理122.1.1变换反应的原理122.1.2化学平衡122.1.3催化剂的选择142.1.4变换反应的动力学172.2变换工序的生产方法选择论证182.2.1变换工艺技术对比192.2.2全低变工艺流程202.3工艺操作条件的确定202.4设备选择论证212.4.1变换炉212.4.2换热器232.5各物性参数分析21第三章工艺计算243.1物料及热量计算243.1.1计算基准及已知条件243.1.2全工段物料及变换率计算243.1.3 1#变换炉计算263.1.4 2#变换炉一段计算313.1.5 2#变换炉二段计算363.1.6增湿器物料及热量衡算413. 2设备计算（ASPenPIUS的运用）461. 2.11#煤气换热器463. 2.22#煤气换热器484. 2.3催化剂计算493. 3控制点论证59第四章非工艺部分614. 1环境保护614.1.1 三废治理614.1.2 合成氨厂工业水污染排放标准614.2安全措施624.2.1防毒62第In页4.2.2防火624.2.3防爆624.2.4防烧伤624.3经济分析634.3.1增湿器的技术经济评价634.3.2换热器的技术经济评价634.3.3主要技术经济指标63参考文献64致谢64附录一65年产18万吨合成氨项目变换工段设计（CO进口26.4%）摘要氨是一种基础化工原料，氨的合成工艺主要由煤的气化、原料气的净化和氨的合成三个工段完成。净化工段又分为脱硫、脱碳、CO变换以及精制气体等组成。本设计采用间歇法制气，低温甲醇法脱硫，全低变工艺去除co,低温甲醇法脱碳，液氮洗精制原料气。变换工段的目的是除去CO,生产合成氨的原料气H2。本设计主要由总论部分、工艺部分、工艺计算和非工艺部分四个章节组成。总论部分主要介绍了设计对象的特性及市场，建厂位置和全厂生产路线的确定等；工艺部分主要介绍变换工段，工艺计算部分确定了变换炉进、出口温度，Co转换率以及总蒸汽用量等。非工艺部分主要介绍了工厂三废的治理及简单的装置技术经济评价。全低变工艺较其他几种变换工艺具有能耗低，在相同条件下其反应温度低，设备生产能力大，蒸汽消耗量小的优点。关键i司：合成氨变换工段全低变Technologicaldesignofshiftprocessfor180ktasynthesisofammoniaengineeringproject(COcontent:26.4%)AbstractAmmoniaisabasicchemicalrawmaterials,Ammoniasynthesisprocessmainlybycoalgasificationofrawgaspurificationandammoniasynthesisthreesection.Purificationsectionandincludesdesulfurization,decarburization,COconversionaswellasrefinedgas.Thisdesignusesthebatchprocessgas,cryogenicmethanolprocessdesulfurization,totallowtemperatureshiftprocessfortheremovalofCO,thelow-temperaturemethanolmethoddecarbonization,liquidnitrogenwashrefinedrawgas.ThepurposeoftheworkshopistoremoveCO,toproductH2astherawmaterialsofsyntheticammonia.Thedesignmainlyconsistsoftheintroductionpart,process,processcalculationandnonprocesspartoffourchapters.Generalsectionfocusesontheselectionofthedesignobjectandthecharacteristicsofthemarket,factoryposition,theentirefactoryproductionlineargument;Technologypartintroducesemphaticallytransformprocess;Technicalcalculationdeterminesinletandoutlettemperatureoftheconversionsystem,conversionrateofCO,totalamountofsteametc.Thecraftpartsmainlyintroduceswastetreatmentandsimpletechnicalandeconomicevaluationofequipments.Alllow-temperatureshiftprocessisrelativelyothertransformationprocesshastheadvantagesoflowenergyconsumption,reactiontemperature,steamconsumptionandequipmentproductioncapacityisbigunderthesameconditions.Keywords：Syntheticammoniacommutationprocessthelow-temperatureshiftprocess第一章总论部分1.1 设计题目年产18万吨合成氨项目变换工段设计（CO进口26.4%）1.2 产品介绍1.3 .1氨的物化性质氨（NH3）,无色气体，极易溶于水。液氨是一种无色的液体，其密度是0.6028kg1.（25°C）,沸点是33.4（标准大气压）。液氨极易挥发，有强烈的刺激性，有腐蚀性、有毒；能够造成人体窒息和引起腐蚀的危害，当空气中的液氨混合浓度在15%17%之间时，为爆炸混合气体。考虑到以上液氨的性质，需要用专门的液氨储罐来存储液氨，在装运时，需要用液氨槽车或者液氨瓶来装运。1 .2.2产品氨的规格此次设计的产品为液氨，其品质如下表。表1.1合成氨指标示意表W指标名称一级品二级品氨（NH3）含量（）99.899.5水份、油含量（%）0.20.51.2 .3氨的用途氨，一种重要的基础化工产品，在国民经济发展中，具有重要的意义，这体现在两方面的应用上。第一，可以用来制造化学肥料，据统计，80%左右的氨是用来制造化肥的，剩下的部分用来生产其他的化工产品。所以合成氨工业的发展可以说能够直接体现氮肥工业的发展水平。此外，液氨还可以施用，起到肥料对作物的效果，在国外的很多国家都早就已经这样做了。因此，合成氨产业是氮肥生产的一个重要组成部分，能够影响农民种植的农作物的的收成情况，从而一定程度上影响国民经济的提升。第二，氨是第2页重要的工业原料，以氨为原料，可以制药、合成树脂、合成纤维等化工产品，此外，以氨为原料制得的硝酸可以生成硝酸钱、硝基纤维素等。1.2.4原料的来源及规格生产氨的主要原料有几类，例如：天然气、煤等。对于合成氨厂来说，原料的选择会受到很多因素的限制，例如：地理位置、技术等因素，其中影响最大的是工厂所在地的资源分布。对于我国来说，煤炭资源的储存量远远大于天然气和石油的储量，因此，我国合成氨厂的原料主要为煤炭。又因为贵州煤炭资源丰富，本次设计将工厂建在贵州，所以原料选择煤炭。原料煤的规格见表1.2o表12原料煤的规格灰分/%（平均）挥发分/%硫含量/%热值Jg127.62.8340001.3 设计项目的必要性1.3.1合成氨工业发展概况1913年以后，合成氨工业的发展达到了另外一个高度，来到2000年代初，每天能够生产100Ot、20001的合成氨设备那是随处可以看到的。合成氨技术从最原始的传统型蒸汽转化制氨逐渐发展，在技术上不断寻求突破，期望达到最佳；因此，老工艺得到氨的技术慢慢地被淘汰，这样一来就给低能耗制氨技术带来了机会，抓住机会飞速奔跑;但是，随着技术的不断突破，装置单系列产量最大化技术又取代了低能耗制氨工艺。在我们的未来时间里得到氨的方法一定还会是以“降低得到氨的成本、提高制氨的连续性、提高制取氨的经济性”为最低目标，进一步将研发的重点放在“制氨设备整体化、得到氨的能耗降低化、生产氨的环境清洁化、生产氨的时间连续化”等工业技术上。然而，它的生产原理是不会发生原则性的变化。1.3.2 我们国家制取氨技术的现状以和未来的发展在现阶段，我们国家的氨每年能够生产出来的量大约为4500万吨左右，所以来说呢，我们国家的氮肥是可以满足需求的，而且还有剩余的量出口到其他的国家，能够同第3页别的国家形成氨产品竞争。在未来的发展中，将调整原料与产品结构作为发展的突破点，例如，改变以煤和油为原料的格局，逐步发展以再加工和“多联产''的产品结构调整。这样一来呢，我们国家的合成氨生产的经济性就可以得到改善了。根据目前我们国家的合成氨的发展趋势来看，在未来，中国得到氨的技术方法将会走“大型化、集成化、自动化”模式，低能耗得到氨并且没有污染是看齐的方向。一个只是制取氨的装置的生产能力在未来是应该要被大力提升的，目前的以天然气制得氨的装置的能源消耗在很大程度上已经非常接近它的理论极限了，所以这样一看来是不会再有较大程度的降低了，可是呢，用煤制氨装置的能耗却非常有希望继续进一步的变低。除此以外，化工行业的继续远行势必与环境息息相关，因此，做到与环境手握手的远行是我们国家合成氨工业唯一的选择，以此来与实现国家的“零排放”的清洁生产的目标的日子就不在那么遥远，而变得伸手可及了。另外，提高氨制取的运行连续性也将是合成氨装置未来提高经济性的重要保证。1.3.3 我们国家合成氨的市场及发展趋势迈入20年代，合成氨慢慢开始走下坡路，甚至被称做“夕阳工业”，许多外国的专家也开始哀叹，这固氮化学的未来在哪里o然而，对于这种说法，很多人都表示了这种说法是片面的。按照他们的观点，氮也应用于树脂等非生物领域，不能够单纯地认为氮就是用来生成氮肥，用在农业上以达到提高农业产量的目的。现在，有一种叫生物固氮的技术快步走来，导致化肥的需求量大打折扣；但是，我国是一个人口大国，