年生产20万吨合成氨合成工段工艺设计书.docx

年产 20 万吨合成氨合成工
段工艺设计书
概述
氨是一种重要的含氮化合物。 氮是蛋白质质中不可缺少的部分， 是人类和一切生物所必须的养料； 可以说没有氮， 就没有蛋白质， 没有蛋白质，就没有生剂制得， 也可用水煤气与吹风混合配制。
本设计采用半水煤气， 半水煤气经过净化后得到纯净的氢气， 再配制适量的氮气，成为合成氨的原料气，其中含有氮气、氢气、以及惰性气体甲烷和氩。
文献综述
合成氨工业是氮肥工业的基础， 也是一些工业部门的重要原料， 它的迅速发展促进了一系列科学技术和化学合成工业的发展， 随着科学技术的发展， 合成氨工业在国民经济中的作用必将日益显著。
合成氨工业的发展
合成氨工业在 20 世纪初期形成，开始用氨作为火炸药工业的原料，为战争
服务 ; 第一次世界大战结束后 , 转向为农业、 工业服务。随着科学技术的发展， 对
氨的需要量日益增长，近 30 年来合成氨工业发展很快。目前，国合成氨年生产
能力 30 万吨以上的大型企业有 26 家，合成氨年生产能力 10 万吨以上的中型企业有 100 多家，其他还有 800 多家小氮肥厂也生产约占总量 60%的合成氨。
合成氨工业的现状
我国合成氨工业存在一些特殊问题， 一是氮肥资源紧。 国际上以天然气为原料的氮肥占 85%。而我国氮肥原料以煤为主，天然气仅占 20%，我国氮肥行业急需解决采用成熟的粉煤气化技术， 以本地粉煤代替无烟块煤。 建议针对不同企业采用不同的技术路线。技术进行改造。同时，对于有廉价天然气资源的地区，鼓
励采用天然气改造现有装置或建设天然气化肥基地。 二是企业结构不合理， 产业集中度低，技术水平不高。在氮肥行业，要推广新型煤气化技术， 包括粉煤气化、水煤浆气化技术等； 新型净化技术， 如低温变换、 低温甲醇洗 MDEA等净化技术；新型氨合成塔及大型低压合成的成套技术和装备。
合成氨工业的发展趋势
合成氨工业的发展趋势 : ①原料路线的变化方向。 煤的储量约为石油、 天然气总和的 10 倍，自从 70 年代中东石油涨价后 , 从煤制氨路线重新受到重视 , 但因以天然气为原料的合成氨装置投资低、 能耗低、成本低的缘故 , 预计到 20 世纪末 , 世界大多数合成氨厂仍将以气体燃料为主要原料。 ②节能和降耗。 合成氨成本中能源费用占较大比重， 合成氨生产的技术改进重点放在采用低能耗工艺、 充分回收及合理利用能量上， 主要方向是研制性能更好的催化剂、 开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等。③与其他产品联合生产。合
成氨生产中副产大量的二氧化碳， 不仅可用于冷冻、 饮料、灭火，也是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的原料。
到 2010 年，力争组建 50 家大型企业集团，大型氮肥厂合成氨平均规模达
40 万吨 / 年以上，中型氮肥厂平均规模达 20 万吨 / 年以上。其产品集中度达到 50%，
并形成 3-5 家在国际上有一定影响的大型企业集团。 同时，调整企业结构， 减少
基础肥料生产厂数量，提高单套装置的规模，使合成氨工业朝现代化又迈进一步。
设计任务的项目来源
本课题是指导老师提高毕业生设计能力而选定的。希望通过此次课程设计让
学生可以较好地把理论学习中的分散知识点和实际生产操作有机结合起来， 得到
较为合理的设计成果， 达到课程设计训练的目的， 提高学生分析和解决化工实际
问题的能力。
第二章 流程方案的确定
生产原理
氨是由气态氮和氢在适宜温度压力 , 并有触媒的作用下发生反应的 , 其反应式为：
KJ
2
此式为一不可逆，放热，体积缩小的反应，其反应过程为：NH1
N（扩散） 2N（吸附） 2NH（吸附） 2 NH（吸附） 2NH（附） 2NH（扩散到气相）
2 2 3 3
氨合成的反应特点：
⑴ 反应过程要在高压下进行，压力越高，越有利于氨的合成。
⑵ 温度低时，反应有利于向氨合成的方向进行，但反应速度较慢，提高温度不
利于反应平衡， 但可以加快反应速度， 在实际操作中， 温度的选择取决于触媒的
活性。
⑶ 必须借助触媒，以加快反应速度。
⑷ 混合气中氢、氮含量越高越有利于反应，因此，气体中惰性气体含量越少越
好。