年产五万吨合成氨变换工段工艺初步设计_百度文库
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年产五万吨合成氨变换工段工艺初步设计
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年产8万吨合成氨工程项目工艺设计（重点设计：合成工序）开题报告.doc4页
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贵州大学本科生毕业论文（设计）开题报告表
论文 设计 名称 年产8万吨合成氨工程项目工艺设计（重点设计：合成工序）
论文（设计）
来源 毕业设计 论文（设计）类型 工程类 指导教师 汤正河
学生姓名 王飞 学号
一、研究或设计的目的和意义：
氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。我国合成氨装置很多，但合成氨装置的控制水平都比较低，大部分厂家还停留在半自动化水平，靠人工控制的也不少，普遍存在的问题是：能耗大、成本高、流程长，自动控制水平低。这种生产状况下生产的产品成本高，市场竞争力差，因此大部分化肥行业处于低利润甚至处于亏损状态。为了改变这种状态，除了改变比较落后的工艺流程外，实现装置生产过程优化控制是行之有效的方法。
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。当前我国尿素供应依旧紧张，今后
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化学工程实用专题设计手册(上、下册)
经中国石油和化工勘察设计协会立项、全国化工化学工程设计技术中心站组织编写的《化工模拟计算设计手册——化工过程与单元操作模拟计算实例详解》于2006年12月由陕西人民出版社正式出版发行。
& & 本书选择编写了79个化工过程与单元操作模拟计算实例，使用当前国内外著名化学工程专业软件计算，实例内容包括工艺和计算用的流程简述、需要输入的主要参数、软件版本、结果分析、输入文件等。涉及原油与油品加工，吸收、解吸，反应、精馏、分离、回路，天然气利用、合成气利用，单元操作，换热器，固体处理。&&
& & 本书可供石油、化工及相关行业的设计、科研、教学单位以及生产企业从事化学工程设计计算的技术人员用作设计参考手册以及培训辅导读物。
/?307KZXL8SI5DYOBK2YQI
/?GSPA2Q5F9BUO0IWZH1W3
xiexie ....... 文件被破坏，无法打开。 【评价】★★★ (三星级,支持鼓励)
文件被破坏，无法打开。 能否email： 谢谢共享 ;) 行不行哦，楼主查过吗 :)谢谢!!!! Sample Text谢谢 无法打开啊。
能不能发我一份？ 谢谢楼主提供分享！ 下了,浏览了一下很不错的书,谢谢lz共享 :D:D:D:D:
正需要，谢谢 谢谢共享!:D 不错，灌顶！ 很好，速度很快，文件本身也没问题 很清楚嘛，谢谢楼主 :)不错,谢谢楼主! 谢谢分享!!!:o:o;) 谢谢楼主分享 能否email至,衷心地感谢您所在位置： &
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年产6万吨合成氨厂中置式合成工艺设计本科毕业设计.doc73页
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本设计以年产60kt NH3/a 的生产能力为计算依据，通过对合成塔、氨分离器、冷交换器、液氨贮槽等设备进行物料衡算和热量衡算，选定…催化剂。…型的用量为…，确定了各个设备的尺寸和结构类型。
设计结果表明，60kt NH3/a的装置，采用中置废热锅炉回收余热的流程，其中合成塔的直径为1200mm，催化床层采用…冷管方式…,
三套管的传热面积为…，上段热交换器和下段热交换器的传热面积分别为…和…，废热锅炉的选型和尺寸为…，合成塔出口氨含量15.76%。水冷器、冷交换器、氨冷器的换热面积分别为200m2、286.8m2、274.6m2，工艺流程合理，所选设备可行，设计能够满足要求。
氨，合成，触媒
This design was on the basis on 60kt/a NH3. Through the mass balance and
energy Balance for ammonia synthesis Converter, ammonia separator , liquid ammonia tank and cool exchanger, the size and type of the equipments were determined in this design.
The results showed that, the equipment of the 60kt/a NH3，for the process of synthetic ammonia with
recovery heat boiler
was put in between two heat exchangers in the botton of the synthetic ammonia equipment, the diameter of synthesis converter was 1200 mm , the
areas of the heat exchanger for water coolers, cold exchanger , ammonia separator were 200 m2, 286.8m2, 274.6m2, respectively. The concentration of ammonia was 15.76% form the outlet of
tower. The process is feasible and the selected equipments is reasonable. The results meet the requirements of the design task well.
Ammonia, Synthesis, Catalyst
毕业论文（设计）原创性声明
本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个
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小合成氨厂工艺技术与设计83
小合成氨厂工艺技术与设计；小合成氨厂,毕业设计,工段工艺,设计说明书合成氨；一．计要求：；1.进行工段工艺流程设计，绘制带主要控制点的工艺；2.进行工段物料计算、热量计算，并绘制物料衡算表；3.进行工段设备设计、选型，制备设备一览表；4.编写工段工艺初步设计说明书；5.绘制主要设备结构图；二．设计原始数据：；以在自贡市鸿鹤化工厂的实际数据为；原始数据；组分C
小合成氨厂工艺技术与设计小合成氨厂, 毕业设计, 工段工艺, 设计说明书合成氨, 工艺, 技术, 设计一．
计要求：1.
进行工段工艺流程设计，绘制带主要控制点的工艺流程图。2.
进行工段物料计算、热量计算，并绘制物料衡算表、热量衡算表 。3.
进行工段设备设计、选型，制备设备一览表。4.
编写工段工艺初步设计说明书。5.
绘制主要设备结构图。二．
设计原始数据：以在自贡市鸿鹤化工厂的实际数据为原始数据组 分
CH4合计含量，％
100 目录说明书………………………………………………………………………4前言…………………………………………………………………………………41.工艺原理…………………………………………………………………………42. 工艺条件…………………………………………………………………………43. 工艺流程的选择…………………………………………………………………54. 主要设备的选择说明
…………………………………………………………55. 工艺流程的说明
………………………………………………………………6第一章 物料与热量衡算…………………………………………………71．水汽比的确定 …………………………………………………………………72．中变炉CO的实际[wiki]变换[/wiki]率的求取………………………………………………83．中变炉[wiki]催化剂[/wiki]平衡曲线 ………………………………………………………94. 最佳温度曲线的计算 …………………………………………………………105．中变炉一段催化床层的物料衡算……………………………………………116．中变一段催化剂操作线的计算 ………………………………………………177．中间冷淋过程的物料和热量衡算……………………………………………178．中变炉二段催化床层的物料与热量衡算……………………………………199．中变二段催化剂操作线计算
………………………………………………2310.低变炉的物料与热量衡算……………………………………………………2411低变催化剂操作线计算 ………………………………………………………2912低变炉催化剂平衡曲线………………………………………………………2913.最佳温度曲线的计算 …………………………………………………………3014废热锅炉的物料和热量衡算 …………………………………………………3115.水蒸汽的加入
………………………………………………………………3416主换热器的物料与热量的衡算………………………………………………3417.调温水加热器的物料与热量衡算……………………………………………36第二章
设备的计算……………………………………………………………371. 中变炉的计算 …………………………………………………………………372. 主换热器的计算…………………………………………………………………42设计的综述……………………………………………………………………………6参考文献……………………………………………………………………………49致谢…………………………………………………………………………………50 第一章
物料与热量衡算已知条件：组 分
合计含量，％
100计算基准：1吨氨计算生产1吨氨需要的变换气量：（1000/17）×22.4/（2×22.56）=(标)因为在生产过程中物料可能会有损失，因此变换气量取(标)年产3万吨合成氨生产能力（一年连续生产330天）：日生产量：.9T/d=3.79T/h要求出中变炉的变换气干组分中CO％小于2％。进中变炉的变换气干组分：组 分
合计含量，％
2962.50kmol
132.25假设进中变炉的变换气温度为330℃，取变化气出炉与入炉的温差为35℃，出炉的变换气温度为365℃。进中变炉干气压力 =1.75Mpa.1．水气比的确定：考虑到是天然气蒸汽转化来的原料气，所以取H2O/CO=3.5故V（水）=3.5 V水=(标)
，n(水)=52.862kmol因此进中变炉的变换气湿组分组 分
合计含量％
4146.61kmol
185.12 2.中变炉CO的实际变换率的求取：假定湿转化气为100mol，其中CO湿基含量为8.16％，要求变换气中CO含量为2％，故根据变换反应：CO+H2O＝H2+CO2，则CO的实际变换率公式为：Xp％= ×100
（2-1）式中 、 分别为原料及变换气中CO的摩尔分率（湿基）所以：Xp==74％则反应掉的CO的量为：8.16×74％=6.04则反应后的各组分的量分别为：H2O％=28.56％-6.04％+0.48％=23％CO％=8.16％ -6.04％=2.12％H2％ =39.8％+6.04％-0.48％=45.36％CO2％=6.86％+6.04％=12.9％中变炉出口的平衡常数：Kp= （H2％×CO2％）/（H2O％×CO％）=12查《 小合成氨厂工艺技术与设计手册 》可知Kp=12时温度为397℃。中变的平均温距为397℃-365℃=32℃根据《合成氨工艺与节能 》可知中温变换的平均温距为：30℃到50℃，中变的平均温距合理，故取的H2O/CO可用。 3．中变炉催化剂平衡曲线根据H2O/CO=3.5，与文献《小合成氨厂工艺技术与设计手册》上的公式XP= ×100％V=KPAB-CDq=U=KP（A+B）+（C+D）W=KP-1其中A、B、C、D分别代表CO、H2O、CO2及H2的起始浓度计算结果列于下表：t
0.5963中变炉催化剂平衡曲线如下： 4.最佳温度曲线的计算由于中变炉选用C6型催化剂，最适宜温度曲线由式
进行计算。查《3000吨合成氨厂工艺和设备计算》C6型催化剂的正负反应活化能分别为E1=10000千卡/公斤分子，E2=19000千卡/公斤分子。最适宜温度计算结果列于下表中：Xp
443.6将以上数据作图即得最适宜温度曲线如下图： 5．中变炉一段催化床层的物料衡算已知条件：进中变炉一段催化床层的变换气的温度为330℃进中变炉一段催化床层的变换气湿组分：组 分
合计含量％
4146.61kmol
中变炉一段催化床层的物料衡算假设CO在一段催化床层的实际变换率为60％假使O2 与H2 完全反应，O2 完全反应掉故在一段催化床层反应掉的CO的量为：60％×338.318=202.9908 M3(标)=9.062kmol出一段催化床层的CO的量为：338.318-202.2 M3(标)=6.0414kmol故在一段催化床层反应后剩余的H2的量为：..776= M3(标)=81.868kmol故在一段催化床层反应后剩余的CO2的量为：284.4+202.8 M3(标)=21.758kmol故出中变炉一段催化床层的变换气干组分的体积：V总（干）=135.8+8.34+11.258= M3(标)故出中变炉一段催化床层的变换气干组分中CO的含量：CO％= =4.31[wiki]%[/wiki]同理得：CO2％= =15.54%H2％= =58.47%CO2％= =15.54%N2％= =21.13%CH4％= =0.35%所以出中变炉一段催化床层的变换气干组分：组 分
合计含量％
3136.16kmol
140.01 剩余的H2O的量为：..776= M3(标)=44.6729kmol故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的体积：V总（湿）=135.8+8.34+11.258+=(标)=184.68kmol故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分中H2O的含量H2O％=
=24.19%故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分中CO2的含量CO2％= =11.78％同理可得：CO％= =3.27％H2％= =44.33％N2％= =16.16％CH4％= =0.27％所以出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量（％）：组 分
合计包含各类专业文献、幼儿教育、小学教育、中学教育、高等教育、行业资料、文学作品欣赏、外语学习资料、小合成氨厂工艺技术与设计83等内容。　
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