合成氨合成工段工藝12-資料下載頁

【導讀】學生應在教師指導下按時完成所規定的內容和工作量，最好是獨立完成。選題有一定的理論意義與實踐價值，必須與所學專業相關。主題明確，思路清晰。文獻工作扎實，能夠較為全面地反映論文研究領域內的成果及其最新進展。格式規范，嚴格按系部制定的論文格式模板調整格式。所有學生必須在月日之前交論文初稿。1學習態度努力學習，遵守紀律，作風嚴謹務實，按期完成規定的任務。息并從中獲取新知識的能力。3工作量內容充實，工作飽滿，符合規定字數要求。大戶，世界上大約有10%的能源用于生產合成氨。比例,稱之為“工業氨”。根據合成氨技術發展的情況分析,未來合成氨的基本生產原理將不會出現原則性的改變,其。“大型化、低能耗、結構調整、清潔生產、長周期運行”等方面進行技術的研究開發。合成氨生產過程中，換熱器應用十分廣泛，主要用于熱量的交換和回收。變換工段中主要涉及一氧。器，而本設計主要對該換熱器進行相關選計算。

　　

【正文】 用全低溫變換，加入軟水取代蒸汽，節省變換用工藝蒸汽，變換余熱加熱軟水。 脫 CO2 用物理吸收。 合成選用適當壓力的廢熱鍋爐，產生的蒸汽在工藝中使用。 合成吹除氣用氫回收裝置回收氫氣，其余 CH4等作為燃料氣。 全裝置熱能綜合利用，如合成廢熱產飽和蒸汽供變換，變換、造氣產低壓蒸汽供造氣，全裝置做到 蒸汽自給。 綜合考慮，在我國已建成的合成氨廠中，大多以煤為原料，且各地根據需求還可能新建一批以煤為原料的裝置，近年來合成氨技術發展很快，可供選擇的技術很多，應實事求是地根據裝置所在地的特點綜合考慮，主要應考慮節能降耗、工藝流程，做到配套合理、投資省、操作穩定可靠。 化學工程系畢業設計（論文） 15 5 世界合成氨工業近期進展及前景展望 由于生態和環保的原因，今后發達國家化肥用量將減少，世界合成氨生產能力將緩慢增長。雖然使用“無機”氮的生物農業將會有所發展，但是，在以后的 15— 20年內，生物技， (如固定氮工藝 )還不可能取代合成氨作為化學肥料的 主要來源。現今所有的合成氨消費中，只有 13％是用在化學和工業應用上，其他 87％都用于生產化肥。因此，氮肥的供應還得繼續依靠合成氨的生產。近幾年來，世界合成氨工業的技術進展主要有以下幾方面： 1．英國 ICI 公司采用 LCA 工藝流程，在英國的 Severance 氨廠建了兩套并列的產量各為 450 噸／天，但只有一套公用工程系統的合成氨裝置。這種生產規模較小的工廠從某些方面來說，仍是有吸引力和競爭力的，如建 3個 LCA 流程的 500 噸／天工廠就比建一個日產 1500 噸的傳統世界規模工廠的投資要低些。 LCA 流程與當今的大型裝置流 程不同，該法的噸氨能耗為 30． 1GJ，采用氣熱轉化爐取代通用的轉化爐，在隔熱管式變換器中進行變換，反應熱用于制備原料氣與蒸汽的飽和氣。變壓吸附脫除二氧化碳。用含鈷催化劑作氨合成觸媒，合成壓力為 8MPa。 2．美國凱洛格公司對氨廠的某些工藝單元及設備的傳統構型進行了改革，開發出了合成氨生產的 4種新技術，即用于氨合成回路的 KAAP 工藝，用于工藝氣轉化換熱的KRES 系統，以計算機為基礎的氨廠節能降耗動態控指 KDAC 技術和公用工程蒸汽系統的冷凝液汽提 KICS 技術。其中 KAAP 工藝將是未來一個很有前途的氨廠改造方案， 其合成壓力為 7— 9． 1MPa，采用以石墨為載體，涂釘并用銣鹽活化的氨合成催化劑，比通常的催化劑活性高 20 倍，合成轉化率也隨之顯著提高，能增產 40％左右。 1992 年，采用 KAAP工藝的氨合成塔已在加拿大 Ocelot 制氨公司的 Kismet 廠進行了工業化生產。 3．德國伍德公司經二十多年來對工藝效率、工廠安全、能量總消耗等方面連續研究結果，推出了低能耗工藝，并于 1991 年在德國 BASF 公司建立了一個日產 1800 噸的工廠。該廠采用了伍德公司開發的組合自熱式轉化爐，與傳統的二段轉爐不同之處在于：轉化反應管安裝于一個有 內襯里的加壓設備中，管內裝有一段轉化催化劑，管下端開口，原料工藝氣溫度升高到 580℃，自上而下通過管內。燃料氣經水冷噴嘴加氧并進入燃燒室中，通過調整噴嘴的位置和燃燒室的形狀設計，使燃燒室內產生渦流，以保證轉化反應穩定進行。轉化產生的高溫氣又用于加熱轉化管，以節省能源和投資。目前，該新型轉化爐的工業示范裝置的生產能力已達 hm/3 ，加壓設備內部裝有 19根轉化管。 雖然合成氨生產技術的更遠的改變時是可以預見的，但是，就目前來說， 除對氨廠的個別傳統工藝程序、催化劑和設備的較小改進外，至少在今后 10~15 年內，合成氨生產技術還不會發生根本的改變。世界許多合成氨專家對此意見是一致的，并對今后合成氨工業的發展前景作出如下展望： 化學工程系畢業設計（論文） 16 1． 生產規模不會再擴大 80年代世界共建成了 110 套合成氨裝置，平均生產規模為 1120 噸／天。目前的裝置規模多為 1500 噸／天， 1800 噸／天的生產也在日益增加。但考慮到規模過大，會造成設備制造和運輸、開停車復雜化和長期可靠的原料保證等方面的問題，使整套生產裝置的投資費用大幅度上升。今后世界合成氨產量的大部分都將由規 模為日產 1000~2020 噸的工廠所生產。 2． 天然氣依然是合成氨生產的主要原科 目前全世界合成氨的年產量約為 1． 45 億噸，其中采用原料重油 3％，煤和焦 13％，天然氣 84％。從長遠來看，原料路線改為油或煤是可以考慮的，但據預測，在未來 20年內，合成氨生產原料的情況會維持上述百分比例不變，天然氣仍是能被利用的比較好的合成氨生產原料。 3． 降低能耗的潛力已基本得到發揮 以天然氣為原料的合成氨能耗設計值為27GJ，目前有些生產裝置的最低能耗已達 28GJ，只比理論值高出 20％左右而與設計值相接近。其他幾種生產方法，重油或 渣油氣化法噸氨能耗為 35— 36GJ，煤氣化法的噸氨能耗為 ，噸氨能耗也都在日漸降低，但不可能再有進一步的顯著減少。 4． 降低投資和提高操作可靠性問題日益受到重視 鑒于節能降耗已無太多的潛力可挖，今后的技術發展將通過減少費用的較小的集成化工藝部分、簡化管道系統相儀器儀表、改進催化刑，提高設備的制造和維修質量以及安裝先進的自動控制系統來進行，同時也將更加主重采用各種現代化的技術管理手段，來保證生產裝置盡量減少停車損失，始終處于良好的運行狀態。 化學工程系畢業設計（論文） 17 6 總結 氨的合成反應式： N2+3H2=2NH3 合成 氨的化學原理，寫出來，不過這樣一個方程式；但就是這樣一個簡單的化學方程式，從實驗室研究到最終成功、實現工業生產，卻經歷了約 150 年的艱難探索。 氨主要用于制造氮肥和復合肥料，氨作為工業原料和氨化飼料，用量約占世界產量的 12％。硝酸、各種含氮的無機鹽及有機中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料。液氨常用作制冷劑 氨合成 是 將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨產品的工序，是整個合成氨生產過程的核心部分。氨合成反應在較高壓力和催化劑存在的條件下進 行，由于反應后氣體中氨含量不高，一般只有 %20~%10 ，故采用未反應氫氮氣循環的流程。氮跟氫化合成氨是一個放熱的可逆反應。 工業生產中常用的壓強為 Pa1056001200 ?? ，溫度為 C??600450 ，用金屬鐵作催化劑，轉化率可提高到約 %8 。在實驗室里一般是在較低的溫度和壓強下進行的，只能了解氮氣和氫氣在催化劑作用下能生成氨氣 。 增加壓力將使反應移向生成氨的方向，提高溫度 會將反應移向相反的方向，但溫度過低又使反應速度過小。 化學工程系畢業設計（論文） 18 參考文獻 1． 北京大學研究中心 .世界文明百科全書 .山西 :太原出版社 ,1992. 2． 劉俊蘭 . 以煤為原料的合成氨工藝選擇 [J]. 化學工業與工程技術 ,2020,21(4):16. 3． 趙忠祥 . 氮肥生產概論 .北京 :化學工業出版社 .1995. 4． 朱世勇 . 環境與工業氣體凈化技術 .北京 .化學工業出版社 .2020. 5． 史克昕 ,任畢龍 . 影響一氧化碳變換率因素的淺析 [J].小氮肥設計技術 ,2020,27(3). 6． 徐躍華 . 化工裝置節能技術與實例分析 .北京 :中國石化出版社 .2020. 7． 周旭美 ,姚飛編等 .合成氨仿真實習教材 .北京 :化學工業出版社 .2020. 8． 龔紹英 .工業化學 .北京 :中國輕工業出版社 .1998. 9． 王瑾 .節能型合成氨工藝與技術 [J].貴州化工 ,2020,33(1). 10． 汪家銘 .世界合成氨工業近期進展及前景展望 [J].化工科技動態 ,1995(7). 化學工程系畢業設計（論文） 19 致 謝 本 次論文設計 是在我的 指 導 老師的精心指導和悉心關懷下完成的，在我的學業和論文中受導師的嚴謹治學態度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受的啟迪。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎 實、寬廣的專業知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的導師致以最衷心的感謝和深深的敬意。 通過本次畢業設計，讓我們對化工工藝的認識有了一個里程碑式的突破，同時我們還認識到理論實際是密不可分的，在今后的設計中，它給我們一個很好的警示：任何一個設計路線必須結合實際中的理論依據才能得到很好的結果。 我 之所以能完成這份畢業設計 與 老 師的熱情關懷和精心指導是分不開的， 在畢業設計 完成之際，特別向 幫助我的老師和同學 致以衷心的感謝和崇高的敬意。在本課題的完成過程中，我還得到了其它各方面的支持和幫助 。 在日常學習和生活 中，我的同學及校友給予了我很大幫助。 在此，向所有關心和幫助過我的領導、老師、同學和朋友表示由衷的謝意！ 張陽 2020．