合成氨工艺论证.docVIP

第一章.绪论 1.1应用领域 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，可以直接施用，一些国家已大量使用液氨。可见，合成氨工业是氮肥工业的基础，对农业增产起着重要的作用。 氨也是重要的工业原料，广泛用于制药、炼油、纯碱、合成纤维、合成树脂、含氮无机盐等工业部门。将氨氧化可以制成硝酸，而硝酸又是生产炸药、染料等产品的重要原料。现代国防工业和尖端技术也都与氨合成工业有密切关系，如生产火箭的推进剂和氧化剂，同样也离不开氨。此外，氨还是常用的冷冻剂。 合成氨工业的迅速发展，也促进和带动了许多科学技术部门的发展，如高压技术、低温技术、催化技术、特殊金属材料、固体燃料气化、烃类燃料的合理利用等。同时，尿素和甲醇的合成、石油加氢、高压聚合等工业，也是在合成氨工业的基础上发展起来的。所以合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地位，氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个重要部门发[1] 。 1.2设计目的及意义 氨的合成是最后一道工序，任务是在适当的温度、压力和有催化剂存在的条件下，将经过精制的氨氮混合气直接合成为氨。然后将所生成的气体氨从末合成为氨的混合气体中冷凝分离出来，得到产品液氨，分离氨后的白白氢氮气体循环使用。合成氨生产装置是我国化肥生产的基础，提高整个合成氨生产装置的自动化控制水平，对目前我国化肥行业状况，只有进一步稳定生产降低能耗，才能降低成本，增加效益。而实现合成氨装置的优化是投资少、见效快的有效措施之一。 合成氨装置优化控制的意义是提高整个合成氨装置的自动化水平，在现有工艺条件下，发挥优化控制的优势，使整个生产长期运行在最佳状态下，同时，优化系统的应用还能节约原材料消耗，降低能源消耗，提高产品的合格率，增强产品的市场竞争能力。另外我国煤炭资源十分丰富，已探明的储量有1.5万亿吨，煤炭在我国能源生产和消费结构中一直占据主要地位，也为合成氨生产提供了充足的资源。从根本上决定了我国能源生产和能源消费以煤为主的基本格局，奠定了我国能源自给政策的基础，为氨的生产带来了良好的机会。 由于近年来农业补贴等政策的刺激，化肥的价格高涨，许多新的氮肥企业纷纷建立，大多数企业都选择了以煤为原料，这是基于我国煤炭储量丰富，以求降低成本的考虑。，而且优化能源结构，增强市场竞争力，满足了国民经济的需求。 1.3产品质量，指标 1.3.1原材料及产品主要技术规格 原材料技术规格： 序号 名称 规格 备注 成分 百分含量（摩尔） 1 精练气 氢气 73.77 氮气 24.59 氨气 0 甲烷 1.25 氩气 0.39 （二）液氨产品技术规格 序号 名称 规格 国家标准 备注 等级 组分 含量 1 液氨 一级品 氨 ＞99.8 GB356-65 水和油 ＜0.2 2 液氨 二级品 氨 ＞99.5 GB356-65 水和油 ＜0.5 （三）氨水产品技术规格 序号 名称 规格 标准 备注 等级 组分 含量 1 农业用氨水 一级品 氨 ＞20 部标 HGI-88-64 二级品 氨 ＞18 三级品 氨 ＞15 2 工业用氨水 一级品 氨 ＞25 部标 HGI-88-64 残渣 ＜0.3 二级品 氨 ＞20 残渣 ＜0.3 三级品 氨 ＞20 残渣 ＜0.5 （四） 危险性物料主要物性表 序号 名称 分子量 熔点（度） 沸点（度） 闪点（度） 燃点（度） 空气中爆炸极限（％） 国家标准 备注 上限 下限 1 氨气 17.03 -77.7 -33.5 651.22 630 27.4 15.7 已 2 氢气 2.016 -259.8 -252.8 400 74.2 4.1 甲 3 甲烷 16.043 -184 -161.5 -190 650 15.0 5.0 甲 1.3.2氨的物性参数 ? 1、氨在常温常压下为具有特殊性恶臭的无色有毒气体，比空气轻。氨在常温下稳定，但是在高温下可分解成氢和氮。一般在一个大气压下450-500℃时分解，如果有铁、镍等催化剂存在，可在300℃时分解。 0 a5 l3 b% d j2NH3 --------- 3H2+N2? ?2、氨的分子量为17.031，标准状态下沸点为-33.35℃，临界温度为132.4℃，临界压力为1127Kpa，临界比容为4.130L/kg，标准状态下凝固温度为