年产8万吨合成氨变换工段工艺设计.doc

职业技术学院 毕 业 设 计（论 文） (冶金化工系) 题 目 年产8万吨合成氨变换工段工艺设计 专 业 应用化工技术 班 级 姓 名 学 号 指导教师 完成日期 2010年6月2日～2010年10月1日 目录 1 第一章 概述 2 1.1氨的性质 2 1.1.1物理性质 2 1.1.2化学性质 2 1.2氨的用途 3 1.3合成氨的工艺流程 3 1.3.1原料气制备 4 1.3.2净化 4 1.3.3氨合成 5 1.4合成氨工业的发展情况 5 1.5合成氨生产的市场需要 6 1.6合成氨变换的工艺原理 7 1.7合成氨变换的工艺条件 7 1.7.1.压力 7 1.7.2温度 8 1.7.3汽气比 8 1.7.4工艺流程确定 8 1.7.5主要设备的选择说明 8 10 2.1 中温变换物料衡算及热量衡算 10 2.1.1确定转化气组成 10 2.1.2水汽比的确定 10 2.1.3中变炉一段催化床层的物料衡算 11 2.1.4中变炉一段催化床层的热量衡算 13 2.1.5中间冷淋过程的物料和热量衡算 15 2.1.6中变炉二段催化床层的物料衡算 17 2.2低变炉的物料与热量计算 19 2.2.1低变炉的物料衡算 19 2.2.2低变炉的热量衡算 20 2.3废热锅炉的热量和物料计算 22 2.4主换热器的物料与热量的计算 25 29 参考文献 30 摘要 氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。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。粗原料气中常含有大量的C，由于CO是合成氨催化剂的毒物，所以必须进行净化处理，通常，先经过CO变换反应，使其转化为易于清除的CO2和氨合成所需要的H2。因此，CO变换既是原料气的净化过程，又是原料气造气的继续。最后，少量的CO用液氨洗涤法，或是低温变换串联甲烷化法加以脱除。 本设计介绍了年产8万吨合成氨变换工段的工艺设计，关键词：合成氨 变换 工艺设计  第一章 概述 1.1氨的性质 1.1.1物理性质 氨分子为三角锥型分子，是极性分子。N原子以sp3杂化轨道成键。无色气体,有刺激性恶臭味。分子式NH3。分子量17.03。相对密度0.7714g/L。熔点-77.7℃。沸点-33.35℃。自燃点651.11℃。蒸气密度0.6。蒸气压1013.08kPa25.7℃）。蒸气与空气混合物爆炸极限16～25%最易引燃浓度17%。氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性,0.1N水溶液PH值为11.1。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火,难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高[]。 1.1.2化学性质 （1）NH3遇HCl气体或浓盐酸有白烟产生化学方程式：。 （2）氨水可腐蚀许多金属，一般若用铁桶装氨水，铁桶应内涂沥青。 （3）氨的催化氧化是放热反应，产物是NO，是工业制HNO3的重要反应，NH3也可以被氧化成N2。 （4）NH3是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。 （5）跟酸反应 反应实质是氨分子中氮原子的孤对电子跟溶液里具有空轨道的氢离子通过配位键而结合成离子晶体。若在水溶液中反应，离子方程式为： 8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl黄绿色褪去，产生白烟反应实质： 总反应式： （6）NH3的制取 工业制法 实验室制法 简易制法 直接加热浓氨水[]。 1.2氨的用途 氨是基本化工产品之一，用途很广。化肥是农业的主要肥料，而其中的氮肥又是农业上应用最广泛的一种化学肥料，其生产规模、技术装备水平、产品数量，都居于化肥工业之首，在国民经济中占有极其重要的地位。各种氮肥生产是以合成氨为主要原料的，因此，合成氨工业的发展标志着氮肥工业的水平。以氨为主要原料可以制造尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵等氮素肥料。还可以将氨加工制成各种含氮复合肥料。此外，液氨本身就是一种高效氮素肥料，可以