年产30万吨合成氨转化净化工段的设计.doc

前 言 本设计是年产30万吨合成氨转化、净化工段的设计。 设计说明书分两部分。 第一部分是综述，分九章讨论了氨的性质、用途及其在国民经济中的地位，合成氨工业的现状及其发展趋势，现代大型氨长的生产特点，设计方案的论证，生产方法的综述与选择，本设计主要工艺参数的论证与确定，生产工艺流程的评述与选择，合成氨生产原理与本设计生产流程的叙述及本设计主要设备一览表。 第二部分是工艺设计计算，分别进行了消耗定额，返氢量的计算、天然气催化转化的计算、CO变换、气体净化、甲烷化过程的物料与热量衡算，换热器热负荷计算，最后进行了设备计算-----加压两段填料吸收塔工艺设计计算。 本设计附有转化、净化工段带控制点的工艺流程图、CO2吸收塔的装配图。 本设计选用Kellogg节能型流程，具有能耗低、流程简单的特点。 目 录 第一章.综述 4 1.1 氨的性质、用途及其在国民经济中的地位 6 1.2合成氨工业的现状及其发展趋势 6 1.3现代大型氨厂的生产特点 8 1.4设计方案的论证 10 1.4.1原料的选择 10 1.4.2原料的脱硫 10 1.4.3造气 12 1.4.4一氧化碳变换 15 1.4.5 CO2的脱除 16 1.4.6微量CO、CO2的脱除 18 1.5本设计主要工艺参数的确定与论证 20 1.5.1水碳比 20 1.5.2转化炉出口气甲烷含量 21 1.5.3转化压力 21 1.5.4高低变换出口气中的CO含量 22 1.5.5脱碳后CO2 残余含量 22 1.5.6吸收、再生的温度、再生塔的水汽比及溶液组成 23 1.5.7甲烷化炉入口温度 25 1.6生产工艺流程的评述与选择 25 1.6.1 M.W凯洛格公司 26 1.6.2布朗公司 27 1.6.3帝国化学公司（ICI） 27 1.6.4托普索（Hald Tops?e）公司 28 1.6.5伍德（Uhde）公司 28 1.7合成氨生产原理与本设计生产流程的综述 28 1.7.1原料气的脱硫 28 1.7.2烃类蒸汽转化 29 1.7.3 CO变换 30 1.7.4原料气中CO2的脱除 31 1.7.5甲烷化脱除微量的CO及CO2 32 第二章 工艺设计计算 34 2.1设计依据： 34 2.2消耗定额、返氢量的计算 34 2.2.1计算条件： 35 2.2.2计算变量 35 2.2.3求解变量 35 2.2.4计算 35 2.3转化 38 2.3.1一段转化炉物料衡算 38 2.3.2二段炉物料、热量衡算 42 2.4变换 50 2.4.1高变物料、热量计算 50 2.4.2低变炉物料、热量衡算 53 2.4.3 102-F排水量计算 56 2.5 CO2吸收塔原料气系统物料衡算 58 2.5.1计算条件： 58 2.5.2.计算 58 2.6甲烷化 61 2.6.1甲烷化炉的物料衡算 61 2.6.2甲烷化炉热量衡算 62 2.6.3校核 64 2.6.4 104-F排水量的计算 65 2.7净化 66 2.7.1本菲尔溶液循环量的计算 66 2.7.2 1103-F排水量及回流水量的计算 68 2.7.3 1110-C、1104-C热负荷的计算 72 2.7.4吸收、再生系统的热平衡 75 2.8换热器热负荷的计算 84 2.8.1 103-C热负荷计算 84 2.8.2 104-C热负荷计算 85 2.8.3 1107-C的热负荷 85 2.8.4 114-C热负荷计算 86 2.8.5 144-C热负荷计算 87 2.8.6 115-C的热负荷计算 89 2.8.7 1115-C热负荷计算 90 2.8.8 136-C热负荷计算 92 第三章加压两段填料吸收塔设计 94 3.1设计项目： 94 3.2设计条件 94 3.3设计计算 96 3.3.1塔型设计 96 3.3.2 流体接触方式及喷淋 96 3.3.3填料选择 96 3.3.4上塔塔径计算 97 3.3.5上塔填料高度计算 102 3.3.6下塔塔径计算及下塔填料计算 105 3.3.7校核计算 110 第1章 综 述 氮（N），是植物生长所必需的重要元素之一，空气的主要成分是氧和氮，其中氮占78%体积。但是大多数植物不能直接吸收这种游离态的氮，只有当氮与其他元素化合以后，才能为植物所利用，这种使空气中游离态氮转变成化合态氮的过程，称为“氮的固定”。合成氨是固定氮的主要方法。 化肥是农作物增产的重要手段，对发展中国家尤其如此。而合成氨工业是化肥生产的主要组成部分，对我国农业的增产起着举足轻重的作用。 1.1 氨的性质、用途及其在国民经济中的地位 氨为无色、有强烈刺激性气味的气体。 氨的密度0.771kg/m3，比重0.5971，沸点-3