20萬噸合成氨工廠畢業設計-文庫吧

【正文】 熟、能耗低等優點。 我國合成氨產業概況我國合成氨工業于 20 世紀 30 年代起步，最高年產量只有 5 萬噸。近些年來我國對化肥工業的重視，使合成氨工業有了較快的發展，1982 年達到 萬噸，成為世界產量最高的國家之一。但與國外相比，合成氨工業存在著生產規模不合理、品種結構不合理和生產所用的原料結構不合理等問題。 我國合成氨需求現狀及設計規模我國合成氨主要是作為中間產品加工成尿素、硝銨、碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、磷酸一銨、磷酸二銨和硝酸磷肥等化學肥料；此外合成氨還大量用以生產硝酸、純堿、丙烯腈、己內酰胺和甲胺等化工產品。隨著這些化工產品需求的快速增長，工業用氨的消費比例不斷增長，其增長速度高于化學肥料對合成氨需求的增速。下表就是近年來我國合成氨消費增長和供求情況： 陜西科技大學畢業設計 2 表 11 我國合成氨消費增長和供求情況 萬 t年份 產量 進口量 出口量 表觀消費量1995 2022 2022 年均增長率/% 從上表可以看出，我國對合成氨的需求一直穩定增長，針對我過合成氨產業的現狀，在我國建立大型的合成氨廠是很有必要也是很有前途的；因此，設計的合成氨廠的規模定為年產 20 萬噸合成氨。年產 20 萬噸合成氨工廠工藝設計 32 工程設計條件與總平面布置 工程設計條件 原材料及輔助物料的資源條件本設計中主要原料是天然氣，而廠址將選在天然氣豐富的四川地區，因此原料的來源將是極為方便。 公用工程概述 廠址選在四川某市的郊區，有可靠的供電網，輸、供電系統，附近有鐵路、國道，交通便利，另外在不遠處有著一條河流，解決了水的難題。 勞動力資源條件廠區所在的市內有著數所高等院校，人力資源豐富。 總平面布置 總平面布置的基本原則（1） 總平面布置首先必須滿足生產要求，以最大限度的保證生產作業線的連接、短捷、方便，從原料進廠到成品出廠，整個流程必須符合生產工藝要求，力求做到流程線路暢通、連續、短捷、避免交叉進行 ，使各種物料的輸送距離為最小。同時，應將水電汽等公用工程耗量大的車間，盡量集中布置，以形成負荷中心與供應來源靠近，使各種公用系統介質的工程管線減少和輸送距離最短，達到節約能源。陜西科技大學畢業設計 4（2） 要能夠充分結合場地優勢、地位、地貌等有利條件，因地制宜，緊湊布置，節約土地，少占良田，少拆房屋，提高土地利用率。（3） 大多數廠房，特別是主要生產車間的布置，應考慮到日照方位和主導風向，保證自然通風，廠前區和防污染的車間放在上風向，產生粉塵、煙、熱等的車間及易燃庫布置在下風向。（4） 各車間之間注意滿足防火、衛生等國家安全規定，各種廠房按性質分區集中。對易燃易爆的各類儲罐和有危險性的庫房（油庫、危險品庫） ，應力求遠離火源和人員往來集中地，一般應布置在廠區邊緣，主導風向的下風向以及地勢較低的地段。（5） 人流、物流各行其道，路線短捷，避免交叉。（6） 綜合管線統籌安排，防止干擾，力求管線短，拐彎少。（7） 近期建設和遠期發展相結合，主要生產車間留有適當的發展余地，輕化工工廠變化較快，綜合利用較廣，加工深度較深，大多數工藝流程更新快，這要求在設計實現留有較大的預留地，以滿足工廠發展變化的需要。（8） 為保證平面圖具有建筑藝術性，廠房形狀要規則簡單，使道路徑直，廠房中心線保持垂直或平行。（9） 采取各種措施，提高建筑系數和場地利用稀疏。建筑系數一般為 25%～40%，場地利用系數一般為 50%～60%，這是總平面設計的主要技術經濟指標。 總平面布置概述（1） 生產區布置：由于合成氨的生產不適合于室內生產，因此全部是露天式生產，各工段按流程的順序建設，本設計中呈 U 型。（2） 輔助車間布置：以生產車間為中心，根據總平面布置原則，綜合各種因素對各個輔助車間布置如下： A 維修車間：遠離廠區前，降低噪音污染，在主力生產車間附近，便于設備維修。年產 20 萬噸合成氨工廠工藝設計 5B 鍋爐房：布置在用蒸汽較多的地方，且是主導風向的下風向。C 變配電站：靠近電力負荷中心，縮短了電線路線，減少了投資，且在水處理車間的上風向，煤堆場的平行風向。D 水處理車間：靠近負荷中心，處理每日生產車間所需的工業用水，并提供部分生活用水。（3） 運輸設備布置：車庫油庫均布置在主干道邊緣，道路設計為主力干道，寬 10 米，行道每邊各 1 米，車間引道 4 米，這樣有利于消防和道路的改造。（4） 堆場和倉庫：布置在主導風向的下風向，置于廠區邊緣，靠近主生產車間，且位于主力干道邊緣。這樣有利于原料或產品的進廠和出廠，且有利于火災發生時，消防車的順利到達出事地點。（5） 行政管理機構和福利區：辦公樓位于廠前區且位于主導風向的上風向。（6） 綠化和美化區：本廠的綠化包括生產區﹑福利區的綠化帶。既有專門的綠化區，也有環繞廠房及其他建筑物的綠化帶。綠化帶以草坪為主，路旁加種樹木。這樣，可使場區空氣得以凈化，噪音減小，美化和改善了環境的衛生條件，使本廠的小環境﹑小氣候得以明顯改善。注：為了不妨礙管道的布置及消防的要求，各生產工段的周圍不設綠化帶。綜上所述，平面布置有以下幾個特點：A 廠房建筑物的布置與生產工藝流程相適應。原料﹑半成品和成品形成整個順序，盡量保證流水作業，避免逆行和交叉；B 鍋爐房﹑水泵房﹑配電站等輔助車間盡量靠近其主要部門，以縮短期間距離，節省投資；陜西科技大學畢業設計 6C 由前區到生產區主要干道，應避免與主要運輸道路交叉；D 盡量使大多數廠房向陽﹑背風﹑避免瓦斯等，盡可能使各廠區有條件采用自然采光和自然通風等；E 按防火規范的要求，保證建筑物之間的距離，符合規定；F 根據衛生規范的要求，保證廠區內衛生符合規定；G 根據環境發展的要求，生產區設在有廢渣處理系統﹑廢水處理系統﹑廢氣處理系統等設施 ；H 考慮工廠今后的發展，在廠區留有建筑余地；I 盡量做到以生產區為軸線，再考慮輔助車間﹑行政樓和道路的安排。另外 ，總平面布置圖右上方繪有風向玫瑰圖，下方繪有明細表等。本圖采用 1：500 的比例。 年產 20 萬噸合成氨工廠工藝設計 7 3 化工工藝設計 車間組成概述 本設計中合成氨的生產由轉化、變換、凈化、合成四個工段組成，由于合成氨的生產不適合室內生產，因此生產在露天進行。 車間生產綜合敘述 合成工段的概況及特點合成工段的主要任務是將精制的合成氣通過壓縮機壓縮到所需的壓力進入合成塔內進行催化反應生成產品氨。在合成工段起決定作用的是催化劑，催化劑的選擇將決定整個合成工段設計。目前國內大多數采用的是鐵系催化劑，雖說這種催化劑的研究已達到了國際的領先水平，但仍不能使合成氨的生產真正的做到“低溫、低壓” 下生產；因此，本設計中所采用的催化劑為釕系催化劑。釕系催化劑是近年來合成氨催化劑歷史上的一個突破，可以說是真正做到了“低溫、低壓 ”。另外，釕系催化劑的活性也比鐵系催化劑有了很大的提高。雖說釕系催化劑的成本要比鐵系催化劑要高很多，但從長遠考慮，還是選擇釕系催化劑。 工作制度法定假日和星期假日采用輪換倒班制度，連續工作制(四班三運轉)：工作日=365 —設備維修日陜西科技大學畢業設計 8 =365－ 35 =330(天) 產品的主要技術規格及標準表 31 液氨產品技術規格規格序號名稱等級 組分 含量國家標準 備注氨 ＞1 液氨 一級品水和油 ＜GB35665氨 ＞2 液氨 二級品水和油 ＜GB35665表 32 氨水產品技術規格規格序號 名稱等級 組分 含量標準 備注一級品 氨 ＞20二級品 氨 ＞181農業用氨水三級品 氨 ＞15部標HGI8864氨 ＞25一級品殘渣 ＜氨 ＞20二級品殘渣 ＜氨 ＞202工業用氨水三級品殘渣 ＜部標HGI8864 工藝流程敘述原料氣（天然氣）經預熱、脫硫后，分成兩股，它們與蒸汽混合、再預熱后分別送到轉化換熱器（KRES ）和絕熱自熱式轉化爐（ATR） 。壓縮空氣與部分混合氣一起導入 ATR 進口——專門設計的混合區。本流程使用過量的空氣，然后將過量的氮排出，年產 20 萬噸合成氨工廠工藝設計 9這就不需要氧氣或富氧空氣,過量空氣的量根據最終優化確定,約為化學計量的(40~60)%。一部分烴類在自熱式轉化爐中燃燒,釋放的熱供 KRES 裝置中剩余的烴類蒸汽轉化的需要。965℃的 ATR 流出物進入