天然氣合成氨工藝設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)

　　

【正文】 ........... 3 氨的用途及在國(guó)民生產(chǎn)中的作用 .............................................................. 3 合成氨生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展 .............................................................................................. 4 世界合成氨技術(shù)的發(fā)展 ................................................................................ 4 ........................................................................ 7 天 然 氣 合 成 氨 轉(zhuǎn) 變 工 序 的 工 藝 原理 .......................................................................... 8 天然氣合成氨的典型工藝流程介紹 .......................................................... 8 天然氣合成氨轉(zhuǎn)化工序的工藝原理 ............................................................ 10 ......................................................................... 10 設(shè) 計(jì) 方 案 的 確定 ........................................................................................................ 11 原料的選擇 .................................................................................................... 11 工藝流程的選擇 ............................................................................................ 12 工藝參數(shù)的確定 ............................................................................................ 12 2 設(shè)計(jì)工藝計(jì)算 ...................................................................................................................... 14 轉(zhuǎn) 化 段 物 料 衡算 ........................................................................................................ 14 一段轉(zhuǎn)化爐的物料衡算 ................................................................................ 15 二段轉(zhuǎn)化爐的物料衡算 ................................................................................ 18 轉(zhuǎn) 化 段 熱 量 衡算 ........................................................................................................ 21 一段爐輻射段熱量衡算 ................................................................................ 21 二段爐的熱量衡算 ........................................................................................ 28 變換段的衡算 ........................................................................................................... 29 高溫變換爐的衡算 ........................................................................................ 29 低溫變換爐的衡算 ........................................................................................ 32 設(shè)備工藝計(jì)算 ........................................................................................................... 34 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 38 致謝 .......................................................................................................................................... 39 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 40 主 要 符 合 說明 .......................................................................................................................... 41 附錄 .......................................................................................................................................... 42 II 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 摘要 氨是重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。人們?cè)诖笥?100cm3/m3氨的環(huán)境中，每天接觸 8小時(shí)會(huì)引起慢性中毒。 氨的用途及在國(guó)民生產(chǎn)中的作用 氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。氨作為最為重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，同時(shí)也是能源消耗的大戶，世界上大約有 10%的能源用于合成氨。由于電解制氫法，電能消耗大，成本高。石腦油經(jīng)脫碳、氣化后，可采用和天然氣為原料的相同生產(chǎn)裝置制氨。 表 氨廠采用的各種原料的相對(duì)投資和能量消耗 原料 相對(duì)投資費(fèi)用 能量消耗 /(GJ/t) 天然氣 28 重油 38 煤 48 特別是以天然氣為原料的合成氨工業(yè)占了很大的比重，本設(shè)計(jì)就是以天然氣為原料合成氨，主要是轉(zhuǎn)化工段的設(shè)計(jì)。 (三 ) 低能耗新工藝 合成氨，除原料為天然氣、石油、煤炭等一次能源外。因此，某一環(huán)節(jié)的失調(diào)就會(huì)影響生產(chǎn)，為了保證長(zhǎng)周期的安全生產(chǎn)，對(duì)過程控制提出更高的要求，從而發(fā)展到把全流程的溫度、壓力、流量、物位和成分五大參數(shù)的模擬儀表、報(bào)警、連鎖系統(tǒng)全部集中在中 央控制室顯示和監(jiān)視控制。近年由于機(jī)電一體化需要邏輯控制和模擬控制計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、運(yùn)算等功能相 結(jié)合，各儀表廠家的產(chǎn)品已從單一的邏輯控制，趨向多種控制功能結(jié)合為一體。經(jīng)過 50 多年的努力，中國(guó)已擁有多種原料、不同流程的大、中、小型合成氨廠 1000多個(gè)， 1999年總產(chǎn)量為 ，已躍居世界第 1位，已掌握了以焦炭、無煙煤、褐煤、焦?fàn)t氣、天然氣及油田氣和液態(tài)烴等氣固液多種原料生產(chǎn)合成氨的技術(shù)，形成中國(guó)大陸特有的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小生產(chǎn)規(guī)模并存的合成氨生產(chǎn)格局。 1973年開始，首批引 7 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 進(jìn) 13套年產(chǎn) 300kt合成氨的成套裝置 (其中 10套為天然氣為原料，建在川化、瀘天化、云南、貴州等地 )，為了擴(kuò)大原料范圍， 1978年又開始第二批引進(jìn) 4套年產(chǎn) 300kt合成氨裝置。 粗原料氣經(jīng) CO變換以后，變換氣中除 H2 外，還有 CO CO和 CH4等組分，其中以 CO2含量最多。為了防止對(duì)氨合成催化劑的毒害，規(guī)定 CO和 CO2總含量不得大于 10cm/m(體積分?jǐn)?shù) )。氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn)行，由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有 10%～ 20%，故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋h(huán)的流程。 目前，各種方法制取的原料氣都含有 CO，其體積分?jǐn)?shù)一般為 12%～ 40%，合成氨需要的兩種組分是 H2 和 N2，因此需要除去合成氣中的 CO。近年來我國(guó)天然氣勘探取得了重大突破，陸上已在川渝、陜甘寧、新疆和青海形成四大氣區(qū)；海上氣田以渤海、南海西部地區(qū)和東海西湖凹陷作為重點(diǎn)勘探和增加產(chǎn)量的地區(qū)。在目前我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)里，煤炭占 67％，石油占 20％，而天然氣卻只占 ％，遠(yuǎn)低于 ％的世界平均水平。在本設(shè)計(jì)中，甲烷和其他烴類轉(zhuǎn)化為 CO和 H2 的轉(zhuǎn)化工序采用的是兩段爐催化轉(zhuǎn)化，經(jīng)過二段轉(zhuǎn)化后，甲烷含量約為 %左右。經(jīng)高變處理后，氣體中 CO降到 ％左右，溫度為 425～ 440℃ 。 轉(zhuǎn)化段熱量衡算 一段爐輻射段熱量衡算 計(jì)算數(shù)據(jù)