20萬噸合成氨工廠畢業設計-在線瀏覽

　　

【正文】 ...............................................................................................49年產 20 萬噸合成氨工廠工藝設計 11 工程設計背景與發展狀況 工程設計的背景合成氨是化學工業中的一種重要的基礎原料。它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％。我國是一個農業大國，對于氨的需求是一直呈上升趨勢。合成氨以天然氣為原料的工業生產以二段蒸氣轉化法為主，該法具有技術成熟、能耗低等優點。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。 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。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。 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。 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。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。（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。（5） 人流、物流各行其道，路線短捷，避免交叉。（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。（9） 采取各種措施，提高建筑系數和場地利用稀疏。 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。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。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。（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。（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。既有專門的綠化區，也有環繞廠房及其他建筑物的綠化帶。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。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。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。 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。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。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 ”。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。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。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。當混合氣沿管子向下流時與傳統的蒸汽轉化催化劑接觸，蒸汽轉化所需的熱由殼側氣體提供，殼側氣體是 ATR 流出物和 KRES 管側流出物的混合物，KRES 管測出口溫度為870℃，混合物的溫度為 925℃。出口氣經冷卻送到二氧化碳脫除工藝，二氧化碳可以用已經商業化的工藝除去。深冷凈化器對粗合成氣進行最后的凈化，它由三個簡單的部分組成:進出口換熱器、低速膨脹機及頂部有冷凝器的精餾塔。膨脹機流出物在換熱器底部進一步冷卻并部分冷凝后進入精餾塔。部分精餾塔底部的液體減壓蒸發，先通過精餾塔頂部冷凝器殼側使塔形成回流然后與凈化器進氣換熱，預熱后作為再生合成氣干燥器的廢氣，這廢氣最后作為工藝加熱器的燃料。經過凈化的氣體壓縮到合成回路的壓力 ，進入內冷、熱壁、徑向合成塔進行反應，合成塔的第 1 床用傳統的催化劑，其余三床用釕催化劑。因補充氣中惰性氣體的含量較低，合成回路的弛放氣量較少，除去氨后的弛放氣與干燥器的進氣混合進入工藝系統，因此不需要單獨的弛放氣回收裝置。陜西科技大學畢業設計 104 合成工段的工藝計算及設備選型 合成工段設計要求年工作日：330 天；系統工作壓力：練氣組成（％）：H 2 ，N 2 ，合成塔進氣（％）：NH 3 ，Ar 16合成塔出氣（%）：NH 3 21 合成工段物料衡算圖1——新鮮氣；14——弛放氣；16，17，19——液氨；其余各點為循環氣年產 20 萬噸合成氨工廠工藝設計 11 合成工段的工藝計算 物料衡算（1）合成塔計算① 合成塔入口氣組成：入塔氨含量： =％；36NHy入塔氫含量： =()x100％=％；2入塔氬含量： =16％；6Ary入塔氮含量： =()x100％=％。由氣液平衡原理： （1）Fm(i)yiLx()mi??? （2）K=(i)年產 20 萬噸合成氨工廠工藝設計 13K（i）組分 i 平衡常數將（2）式代入（1）式得：m(i)V(i)1Lx?? （3）(i)=Li+K() （4）Li??液體組分 （5）Lix(i)=（ ） （6）1VF??氣體組分 （7）()()imiyV已知分離器入口混合物組分 m(i)表 43 入口混合物組分3NHmAr2Hm2N小計 查 t=20℃,P= 各組分平衡常數表 44 平衡常數KNH3 KAr KH2 KN2 設 代入(3) 式中計算各組分溶解液量()?33 ()NHNmL KmolVK??????.()ArAr lL陜西科技大學畢業設計 1422 ()HmLKmolVK????22 ..11704()N lL分離液體量 322NHArHNL??=+++=分離氣體量 ???計算氣液比 39。V()%.24?????誤 差假定正確。 .().309154L39。V回 V弛 L氨由前面計算數據列入下表表 411 衡算表名稱 NH3 Ar H2 N2 氣量 3m()標補充氣 V補回收氣 回弛放氣 液氨 入塔氣 V入出塔氣 出根據物料平衡和元素組分平衡求 ， ， ， 。查得此條件下各組分比熱容并計算得年產 20 萬噸合成氨工廠工藝設計 ?????② 管內熱氣體帶出熱量 8t29C P=??查得此條件下各組分比熱容并計算得 ????③ 廢熱鍋爐熱負荷 87=.=????④ 軟水量計算 設廢熱鍋爐加入軟水溫度 ，壓力 ；副產 飽和蒸汽，t=C ?需軟水量 X查 軟水焓 ? 蒸汽焓 由熱平衡得 21Q=XI??（ ）=???（ ）廢熱鍋爐軟水帶入熱量??軟蒸汽帶出熱量 ???蒸陜西科技大學畢業設計 26表 413 廢熱鍋爐Ⅰ熱量匯總表收方 支方管內熱氣體代入熱量 KJ管內熱氣體帶出熱量 KJ軟水帶入熱量 軟 蒸汽帶出熱量 蒸