合成氨的合成工段工艺设计论文(3)(1)(1).docxVIP

毕业论文（设计） 题 目 十万吨合成氨变换工段的设计 学生姓名: 学 号: 专业班级: 指导教师: 答辩日期: PAGE PAGE II 摘 要 随着改革开放和社会主义现代化建设的持续推进，氨气的应用受到人们的关注，而合成氨是重要的领域，合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，为一种基本无机化工流程。现代化学工业中，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。 合成氨工业在20世纪初期形成，开始用氨作火炸药工业的原料，为战争服务，第一次世界大战结束后，转向为农业、工业服务。随着科学技术的发展，对氨的需要量日益增长。本文将就10万吨合成氨变换工段做出研究。 关键词：合成氨；物料衡算；热量核算；工艺设计 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 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 1.4 合成氨工段设计主要参数计算的主要内容 5 2工艺计算 5 2.1 生产流程简述 5 2.2 原始条件 6 2.3 物料衡算 7 2.4 热量核算 23 3氨合成过程中的绿色化学化工 36 3.1 绿色化学化工的基本概念 36 3.2 合成氨工段的原子经济性 36 3.3 合成氨工段的热能综合利用 37 3.4 合成氨工段的“三废”处理 37 4设备选型 38 4.1 合成塔催化剂层设计 38 4.2 换热器： 43 4.3 废热锅炉设备工艺计算 44 4.4 水冷器设备工艺计算: 49 4.5 冷交换器设备工艺计算 51 5.1 合成氨车间的职业危害 59 5.2 安全措施 60 5.3 合成氨工序重大事故危险与防范 61 致谢 63 参考文献 63 PAGE PAGE63 兰州石化职业技术学院毕业论文 PAGE62 第1章　绪 论 本设计主要是对于合成氨的工艺流程的设计；其中包括合成氨各主要工段设备的物料衡算和热量核算包括：合成塔的物料衡算和热量衡算、氨冷器的物料衡算及热量核算、冷交换器的物料衡算和热量核算等；合成氨各主要设备的工艺计算和选型；合成氨车间的安全因素及防范措施；工艺流程、车间中设备布置图以及氨合成塔、废热锅炉、水冷器三个主要设备的CAD图纸。 1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年工业上实现了氨合成以后，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。 1.1 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 项目 数据 项目 数据 相对分子质量 17.03 临界密度/(g/cm3) 0.235 氮含量 82.20 临界压缩系数PV=ZRT 0.242 摩尔体积(0℃，0.1MPa)/(L/mol) 22.08 临界热导率[kj/K.h.m)] 0.522 气体密度(0℃，0.1MPa)/(g/L) 0.7714 沸点(0.1MPa)/℃ `-33.35 液体密度 (-33.4℃,0.1MPa)/(g/cm3) 0.6818 蒸发热（-33.4℃)/(kJ/kg) 1368.02 临界温度/℃ 132.4 冰点/℃ -77.70 临界压力/MPa 11.30 熔化热(-77.7℃)/(kJ/kg) 332.42 临界比体积/(L/kg) 4.257 1.2 氨的用途 氨主要用于制造化学肥料，如农业上使用的所有氮肥、含氮混合肥和复合肥等；也作为生产