天然气合成使用氨20万吨合成工段设计说明书_毕业设计初版.doc

天然气合成氨20万吨合成工段设计说明书 第一章 总 论 3 1.1 概述 3 1.2 氨的性质 4 1.2.1 氨的物理性质 4 1.2.2氨的化学性质 4 1.3 原料气来源 5 1.4 文献综述 5 1.4.1 合成氨工业的发展 6 1.4.2合成氨工业的现状 6 1.4.3合成氨工业的发展趋势 6 1.5 设计任务的项目来源 7 第二章 流程方案的确定 7 2.1 生产原理 7 2.2 各生产方法及特点 8 2.3 工艺流程的选择 9 2.4 合成塔进口气的组成 11 第三章 工艺流程简述 12 3.1 合成工段工艺流程简述 12 3.2 工艺流程方框图 13 第四章 工艺计算 14 4.1 物料衡算 14 4.1.1设计要求 14 4.1.2计算物料点流程图 15 4.1.3合成塔入口气组分 15 4.1.4合成塔出口气组分 16 4.1.5合成率 17 4.1.6氨分离器气液平衡计算 17 4.1.7冷交换器气液平衡计算 19 4.1.8液氨贮槽气液平衡计算 20 4.1.9液氨贮槽物料计算 23 4.1.10合成系统物料计算 24 4.1.11合成塔物料计算 26 4.1.12水冷器物料计算 27 4.1.13氨分离器物料计算 28 4.1.14冷交换器物料计算 28 4.1.15氨冷器物料计算 30 4.1.16 冷交换器物料计算 32 4.1.17液氨贮槽物料计算 34 4.2 热量衡算 37 4.2.1冷交换器热量计算 37 4.2.2 氨冷凝器热量衡算 40 4.2.3循环机热量计算 42 4.2.4合成塔热量衡算 44 4.2.5废热锅炉热量计算 47 4.2.6热交换器热量计算 48 4.2.7水冷器热量衡算 50 4.2.8氨分离器热量核算 52 第五章 设备选型及设计计算 53 5.1 合成塔催化剂层设计 53 5.2 废热锅炉设备工艺计算 55 5.2.1计算条件 55 5.2.2管内给热系数的计算 55 5.2.3管外给热系数 59 5.2.4传热总系数K 59 5.2.5传热温差 59 5.2.6传热面积 60 5.3 热交换器设备工艺计算 60 5.3.1计算条件 60 5.3.2管内给热系数的计算 61 5.3.3管外给热系数 63 5.3.4总传热系数 67 5.3.5传热面积核算 68 5.4 水冷器设备工艺计算 68 5.4.1计算条件 68 5.4.2管内给热系数的计算 69 5.4.3管外给热系数 71 5.4.4传热温差 71 5.4.5传热总系数K 71 5.5 氨冷器设备工艺计算 72 5.5.1计算条件 72 5.5.2管内给热系数的计算 73 5.5.3管外给热系数 77 5.5.4传热总系数K 77 5.5.5传热温差 77 5.5.6传热面积 78 第六章 车间布置 80 第七章“三废”治理及综合利用 81 7.1 “三废”的产生及污染 81 7.1.1废气污染危害 81 7.1.2废水污染危害 82 7.1.3工业废渣对环境的污染 83 7.2 “三废”治理原则 83 结束语 84 参考文献 85 附录 86 物料衡算汇总表 86 热量计算点图 89 第一章 总 论 1.1 概述 氨是一种重要的含氮化合.2 氨的性质 1.2.1 氨的物理性质 氨在常温下是无色气体，比空气轻，具有刺激性臭味，能刺激人体感官粘膜空气中，含氨大于0.01％时即会引起人体慢性中毒。 气态氨易溶于水，成为氨水，氨水呈弱碱性。氨在水中的溶解度随压力增大而降低。氨水在溶解时放出大量热。氨水中的氨极易挥发。 常压下气态氨需冷却到-33.35 （沸点）才能液化。而在常温下需加压到0.87无色液体，气化时吸收大量的热。 1.2.2氨的化学性质 氨与氧在催化剂作用下生成氮的氧化物,并能进一步与水作用,制得硝酸： 氨与酸或酐反应生成盐类,是制造氮肥的基本反应： 氨与二氧化碳作用生成氨基甲酸铵,进一步脱水成为尿素： 氨与二氧化碳和水作用,生成碳酸氢铵： 氨可与盐生成各种络合，CuCl2?6NH3、CuSO4?4NH3。 氨与空气(或氧)的混合气,在一定浓度范围内能发生剧烈的氧化作用而爆 炸在常温常压下氨与空气爆炸限为15%～28%(NH3)。1000.1 MPa下，爆炸极限为14.5%～29.5%(NH3)。 1.3原料气来源原料气主要有两部分：氮气、氢气。氮气主要是从空气中提取。氢气是从半水煤气中提取的，以煤为原料，在一定的高温条件下通入空气、水蒸气或富空气-水蒸气混合气，经过一系列反应生成含有一氧化碳、二氧化碳、氢气、氮气、及甲烷等混合气体的过程。在气化过程中所使用的空气、水蒸气或