合成氨变换系统工艺设计及计算

摘 要：合成氨工业是化学工业的支柱产业之一，在国民经济中占有重要地位，同时也属于高能耗的产业，全球约有10%的能源用于合成氨的生产。世界经济的发展对合成氨的需求也逐渐旺盛。然而过剩的生产能力却使得这一领域的竞争激烈。因此如何寻找廉价的原料，提高生产效率，降低改造费用就显得尤为重要。

本文以浙江化工学院为河南省鹿邑县化肥厂的合成氨所做的工艺计算书为依据，以年产合成氨20万吨为基础展开了计算。综合了物理化学、化工原理、反应工程等学科相关内容，针对变换工段固有的流程做出全装置物料及能量衡算，同时对本工段热水饱和塔、热交换器、水加热器等主要工艺设备进行了工艺计算。

关键词：合成氨；变换；能量衡算；工艺

目  录

中文摘要 I

英文摘要 II

目录 III

1 绪论 1

  1.1 概述 1

  1.2 文献综述 4

      1.2.1合成氨工业化及其产量 4

      1.2.2我国合成氨工业的发展 4

      1.2.3合成氨生产的发展前景 5

  1.3 设计任务的依据 6

  1.4 贮运情况 6

  1.5 本章小结 6

2 生产流程与生产流程简述 5

  2.1生产流程简述 7

  2.2工艺条件的选择 9

  2.3本章小结 11

3 工艺计算书 12

  3.1 总气体消耗量计算 12

      3.1.1 各气体成分 12

      3.1.2 合成一吨氨所需纯净H2—N2混合气 12

      3.1.3 补充气消耗量的计算 12

      3.1.4 循环气量的计算 13

      3.1.5 碳化气消耗量计算 13

      3.1.6 变换气消耗量计算 13

      3.1.7 半水煤气消耗量的计算 14

      3.1.8 单耗计算汇总 14

  3.2 变换工段各设备物料与热量衡算 14

      3.2.1 计算依据 14

      3.2.2 补加蒸汽量计算 15

      3.2.3 过热蒸汽温度计算 16

      3.2.4 蒸汽过热器计算 17

      3.2.5 中间换热器计算 19

      3.2.6 第一热交换器计算 21

      3.2.7 饱和塔计算 22

      3.2.8 热水塔计算 23

      3.2.9 水加热器计算 24

      3.2.10 冷凝塔计算 25

  3.3 变换工段各设备主要工艺尺寸计算 26

      3.3.1 热水塔设备工艺计算 26

      3.3.2 饱和塔设备工艺计算 33

      3.3.3 第一热交换设备工艺计算 42

      3.3.4 蒸汽过热设备工艺计算 47

      3.3.5 中间换热器设备工艺计算 51

      3.3.6 水加热器设备工艺计算 55

  3.4本章小结 60

4 环保与安全措施 61

  4.1 环保措施 61

  4.2 安全问题与措施 62

      4.2.1 安全问题 62

      4.2.2 安全措施 63

  4.3本章小结 65

5 总结与展望 66

致谢 67

参考文献 68