年产3000吨合成氨变换系统饱和热水塔工艺设计__学士学位论文.doc

毕业设计（论文） 题 目 年产3000吨合成氨变换系统 饱和热水塔工艺设计 专 业 化学工程与工艺 姓 名 学 号 指导教师 起讫日期 年产3000吨合成氨变换系统饱和热水塔工艺设计 摘要 氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。合成氨的生产主要分为原料气的制取，原料气的净化与合成。变换工段是指一氧化碳于水蒸气反应生成二氧化碳和氢的过程；氢又是合成氨的原料气一。本设计则是年产3000吨合成氨变换工段饱和热水塔的工艺计算。 本设计工艺计算部分是对饱和塔的物料和热量衡算；热水塔的物料和热量衡算，及饱和塔出口处半水煤气添加的热量平衡计算；饱和塔和热水塔进的塔板数、塔径、开孔率和塔板阻力等的计算；设备计算部分是饱和热水塔的壁厚、封头的计算。 关键词：变换系统 饱和塔 热水塔 合成氨 目 录 摘要 I 第一章 设计项目 1 第二章 前言 2 2.1合成氨工艺的背景、现状 2 2.2 氨的性质及用途 3 2.3合成氨变换系统工艺流程叙述 4 2.4合成氨工艺的节能 5 2.5合成氨工艺的发展趋势 6 第三章 工艺设计说明书 7 3.1 产品用途、原料规格要求 7 3.2 设计任务书及本设计主要工艺技术指标 7 3.3 主要公式、物性数据来源及计算公式 9 第四章 设计计算书 10 4.1饱和塔物料衡算 10 4.2饱和塔热量衡算 11 4.3饱和塔出口半水煤气添加蒸汽热量平衡 12 4.4 热水塔塔物料及热量衡算 13 4.5饱和塔设备工艺计算 15 4.6热水塔设备工艺计算 26 4.7饱和热水塔设备计算 35 第五章 结语 37 参考文献 38 附录 39 致谢 40  第一章 设计项目 设计项目名称：年产3000吨合成氨变换系统饱和热水塔工艺设计 工艺设计条件： 1.进入变换系统原料气体成份（以1吨氨计） 混合煤气（干）成份（以水煤气+再生气）（见表1-1） 表1-1混合煤气（干）成份（以水煤气+再生气） 成份 合计 %（体积） 标准 38.666 1389.026 62.010 25.352 910.721 40.675 14.150 508.334 22.694 0.385 13.841 0.6 18 20.284 728.671 32.530 1.163 41.789 1.866 100 3592.382 160.375 注：经脱硫后余下的少量硫化氢略去不计 2. 变换为的变换率为88.1% 3.饱和热水塔设计条件按表1-2。 表1-2饱和热水塔设计条件 名 称 指 标 饱和塔 热水塔 工作压力，（表压） 工作温度，℃ 设计压力，（表压） 设计温度，℃ 工作介质 0.638 135 0.687 150 半水煤气 0.598 135 0.687 150 变换气 第二章 前言 2.1合成氨工艺的背景、现状 中国合成氨生产是从20世纪30年代开始的，但是仅在南京、大连两地建有氨厂，最高年产量不超过50kt（1941年）。此外，在上海还有一个电水解制氢成产合成氨、硝酸的小型车间。对高能耗的小厂显然是一种极大的压力。近年来合成氨工业发展很快，大型化、低能耗、清洁生产均是合成氨设备发展的主流，技术改进主要方向是开发性能更好的催化剂、降低合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等方面上。目前合成氨产量规模以中国大陆、俄罗斯、美国、印度等国最大，约占世界总产量的一半以上。合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤等，因为天然气为原料的合成氨生产设备投资较低、能耗较低、成本较低的缘故，世界大多数合成氨生产设备均是以天然气为原料，但是自从石油涨价后，由煤制取氨的制法重新受到重视，因从世界燃料储量来看，煤的储量约为石油、天然气总和的10倍。目前中国大陆合成氨生产设备是大、中、小规模并存，总生产能力为4，1602008年我国有500多家合成氨生产企业，总产能5970万。我国的氮肥工业自20世纪50年代以来,不断发展壮大,目前合成氨产量已跃居世界第一位,现已掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨、尿素的技术,形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。目前合成氨总生产能力为4 500万左右 ,氮肥工业已基本满足了国内需要,在与国际接轨后,具备与国际合成氨产品竞争的能力,今后发展重点是调整原料和产品结构,进一步改善经济性。 中国大陆合成氨产量虽然已跃居世界第一位，但单一设备规模较小，合成氨平均规模为5万公吨/年，无法适应全球合成氨的发展趋势。除上海吴泾化工厂为国产化设备外，其余均是国外引进。据相关资料统计，俄罗斯约有35套合成