30万吨年煤(焦炭)合成氨生产工艺.docx

四川理工学院课程设计

30万吨/年煤(焦炭)合成氨生产工艺

学生：孙明贤

学号：07101010120

专业：过程装备与控制工程班级：过控2007级2班

指导教师：周敏

四川理工学院机械工程学院二0——年一月

四川理工学院课程设计

设计题目：30万吨/煤(焦炭)合成氨生产工艺

学院：机械工程学院专业：过程装备与控制工程班级：07级2班学生：孙明贤指导教师：周敏系主任：(签名)

一、设计要求：

1、根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，选定合理的流程方案和设备类型，并进行简要论述。(字数不小于8000字)

2、设计说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述、参考资料等。

3、图纸要求：工艺流程图1张(图幅2号);设备平面或立面布置图1张(图幅3号))。

二、进度安排：

教学内容

学时

地点

备注

查资料、说明书提纲、流程论证、工艺流程图

第一周

设计室

设备布置图、说明书整理、答辩。

第二周

设计室

三、指定参考文献与资料

《过程装备成套技术设计指南》(兼用本课程设计指导书)、《过程装备成套技术》、《化工单元过程及设备课程设计》

摘要

氮是植物生长的第一需要，也是动物生存所必需的。氨肥能为植物生长提供所必需的氮元素。本设计为以煤(焦炭)为原材料，年产能力为30万吨合成氨生产工艺流程。原料气为半水煤气，采用常压固定床间歇制气法，合成氨的条件为高温、高压并需要添加催化剂。选择合适的工艺流程，做到合理利用材料，节约能源。

关键词：煤(焦炭);合成氨；半水煤气；固定床；工艺流程；设计

目录

摘要 1

第1章绪论 3

1.1合成氨概述 3

1.1.1合成氨的工业生产方法 3

1.1.2合成氨生产工艺的特点 6

第2章工艺流程论证 7

2.1原料气的制备 7

2.1.1煤化气原理 7

2.1.2对制气用煤的质量要求 8

2.1.3间歇法制取半水煤气生产过程 9

2.2一氧化碳的变换 12

2.2.1影响一氧化碳变换率的主要因素 12

2.2.2变换工艺 13

2.3脱酸性气体 13

2.3.1低温甲醇洗法脱硫 13

2.3.2NHD脱硫脱碳 14

2.4氨合成 15

2.4.1氨合成反应的特点和催化剂 15

2.4.2最佳工艺条件的选择 16

2.4.3合成氨工艺流程 17

第3章典型机器和设备选型与论证 19

参考文献 22

致谢 23

第1章绪论

1.1合成氨概述

氮是自然界里分布较广的一种元素。

人们对农作物需要养分的研究发现，碳、氧、氢、氮、磷、钾六种元素是作物生长的主要养分，其中碳、氧、氢可由植物自身的光合作用或通过根部组织所吸收的水分获得，而氮元素则主要从土壤中吸收。因此可以说氮是植物生长的第一需要，从而也就成为动物生存所必需的。由此可见氮素对生命的重要性。

空气中含氮量约为79%(体积分数)。但是，空气中的氮是呈游离状态存在的，不能供植物吸收。植物只能吸收化合物中固定状态的氮。因而必须把空气中游离的氮转变为氮的化合物。把空气中游离的氮转变为氮的化合物的过程在工业上成为固定氮。

固定氮的方法很多，以氮和氢为原料合成氨，是目前世界上采用最广泛，也是最经济的一种方法。

1.1.1合成氨的工业生产方法

1.合成氨的原料

为了合成氨，必须有合乎要求的氮和氢的混合气，它可以由分别制得的氢和氮混合而成，也可以直接制得。

氮主要来源于空气。

氢气的主要来源是水、碳氢化合物(烃)中的氢元素和含氢的工业气体中的混合氢。制造氢气的原料可以分为下列几类：

(1)以固体燃料为原料，如焦炭、无烟煤、烟煤、褐煤等；

(2)以气体烃为原料，如焦炉气、天然气、油田气、石油废气、有机合成废气、电解副产氢气等：

(3)以液体烃为原料，如原油、轻油、重油等。2.合成氨原料气的生产方法

(1)用空气制氮时一般有下列两种方法：

①化学法。在高温下，以固体燃料、液体烃或气体烃与空气作用，燃烧耗用其中的氧后，剩下的氮即可作为氮氢混合气中的氮。

②物理法。将空气冷却至液化温度，使之液化，再利用氮气和氧气沸点的不同进行分离，制得高纯度的氮和氧。该法即为深度冷冻法。

(2)从含氢化合