(完整版)年产30万吨合成氨造气工段工艺设计毕业论文

年产30万吨合成氨造气工段工艺设计

The Design of Producing Coal Gas about Synthe

sis of

Ammonia 300000t/a

目录

摘要 ................................................................................................................................. I Abstract ........................................................................................................................ I I 引言 (1)

第一章绪论 (2)

1.1 煤气化发展史 (2)

1.2 国内外发展现状 (4)

第二章生产方法的选择 (5)

2.1生产方法的介绍 (5)

2.1.1 固定床气化法 (5)

2.1.2 流化床气化 (6)

2.1.3 气流床气化 (7)

2.2 生产方案的选择及论证 (7)

第三章常压固定床间歇气化法 (8)

3.1 固定床气化法的特点 (8)

3.2 半水煤气定义 (8)

3.3 半水煤气制气原理 (8)

3.3.1 煤气发生炉构造及气化反应的分区 (8)

3.3.2 制气原理 (9)

3.4 生产半水煤气对固体原料性能的要求 (10)

3.5 间歇式制半水煤气的工艺条件 (12)

3.6 生产流程的选择及论证 (14)

3.7 间歇式气化的工作循环 (15)

3.8 间歇式制半水煤气工艺流程 (16)

3.9 各主要设备简介 (17)

3.9.1 煤气发生炉 (17)

3.9.2 燃烧室 (18)

3.9.3 废热锅炉 (19)

3.9.4 洗气箱 (19)

3.9.5 洗涤塔 (19)

3.9.6 烟囱 (20)

3.9.7 自动机 (20)

第四章工艺计算 (20)

4.1 已知条件 (20)

4.2 物料及热量衡算 (23)

4.2.1 吹风阶段的计算 (23)

4.2.2 制气阶段的计算 (26)

4.2.3 总过程计算 (30)

4.3 配气计算 (34)

4.4 消耗定额 (35)

4.5 吹净时间核算 (35)

4.6 废热锅炉的热量衡算 (35)

4.6.1 已知条件 (35)

4.6.2 热量衡算 (37)

4.6.3 热量平衡和总固体平衡 (41)

4.7 夹套锅炉的物料及热量衡算 (42)

4.7.1 已知条件 (42)

4.7.2 产气量及消耗量计算 (42)

第五章设备计算选型 (43)

5.1 煤气炉指标 (43)

5.2 煤气台数的确定 (46)

5.3 空气鼓风机的选型及台数确定 (46)

5.4 废热锅炉的选型 (47)

结论 (48)

致谢............................................................................................. 错误！未定义书签。参考文献 .. (49)

年产30万吨合成氨造气工段工艺设计

摘要：本设计是年产能力为30万吨合成氨造气工段（半水煤气）的工艺设计，造气工段是获得合成气的首要工段。本设计首先简单介绍了合成氨工业，阐述了煤气化的发展历程和方法。介绍了半水煤气的定义和制气原理，以及常见的生产方法和工艺流程。结合我国合成氨现状及生产成本综合考虑，本设计采用常压固定床间歇制气法, 块煤送入造气炉制气，工艺流程选择利用吹风气持有热和上行煤气显热的流程。通过查阅相关文献和设计资料对工艺环节进行了相关计算，先对煤气发生炉的的吹风阶段、制气阶段和总过程进行了物料衡算和热量衡算，从而确定了煤气炉的型号，并对废热锅炉和鼓风机进行了相关计算和选型。

关键词：合成氨；半水煤气；工艺设计

The Design of Producing Coal Gas about Synthesis of Ammonia 300000t/a

synthetic ammonia syngas production (semi-water gas) process design, syngas production is the primary section to obtain syngas. First, a brief introduction to the design of synthetic ammonia industry, describes the history and development of coal gasification methods. Introduces the definition and principles of semi-water gas gas, as well as common production methods and processes. Considering the current situation of our country and costs of ammonia production, atmospheric fixed bed intermittent method is used in this design, lump coal into gas furnace gas, rocess Blown holders the option of using heat and sensible heat of the gas flow upstream. The gasification process of the design has been calculated through accessing to relevant documents and design information, first , material balance and heat balance has been calculated for gas furnace blower stage gas phase and the total process in order to determine the gas stove models, and waste heat boilers and blowers for the relevant calculation and selection.

Key words：synthesis ammonia; semi-water gas; technology design

引言

本设计说明书是年产30万吨合成氨厂造气工段的初步设计。

氨在国民经济中占有重要地位，它是一种重要的化工原料，现在约有80%的氨用来制造化学肥料，其余作为生产其他化工产品的原料。合成氨工业是氮肥工业的基础，随着世界人口的不断增加，用于制造尿素、硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵以及其他化工产品的氨用量也在增长，在化学工业中合成氨工业已成为重要的支柱产业[1]。为了生产合成氨，首先必须提供原料氮和氢。传统的制氮方法是在低温下将开启液化、分离，以及水电解制氢。由于电解制氢法耗能大，成本高，所以大都还是采用高温下将各种燃料与水蒸气反应制氨。因此合成氨生产的初始原料是焦炭、煤、焦炉气、天然气、石脑油、重油等。除电解水方法以外，不管用什么原料得到的粗原料气中都含有硫化合物、一氧化碳、二氧化碳等。因此，在把粗原料气送去氨合成以前需将这些杂质彻底除去。这样，合成氨生产的原料气过程就包括下述主要步骤[2]：

一是造气，即制备含H2和CO等组分的煤气；二是净化，即采用各种净化方法，除去气体中的灰尘、H2S、有机硫化物、CO、CO2等有害杂质，以获得符合氨合成要求的洁净的1：3的氮氢混合气；三是压缩和合成，即将氮氢混合气经过压缩至15Mpa以上，借助催化剂合成氨。

我国合成氨工业原料路线实行煤、气、油并举的方针，但由于过去的中小型厂多采用煤为原料，全国现有1000多家大中小型以煤为原料的合成氨厂[3]。中国煤炭煤炭资源占很大比重现已探明的可采储量为8000多亿吨，产量居世界第一。又随着油价的不断上涨，今后将停止以油为原料的新设备建设，并要求进行以煤代油的技术改造，所以在短时期内

中国仍不会改变以煤和焦炭为主的原料路线。

合成氨造气，是以煤或焦碳为原料，用氧气（空气、富氧或纯氧）水蒸汽或氢气等作为气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤或焦碳中的可燃部分转化为气体燃料的过程。煤炭气化包括煤的热解、气化和燃烧三部分。煤炭气化时所得的可燃气体称气化煤气。气化煤气可用于城市煤气、工业燃气和化工原料气及联合循环发电等。煤气化在各方面的应用都依赖于煤气化技术的发展，这主要因为煤气化环节往往在总投资及生产成本中占相当大的比重。

总之，由于各国自然资源和社会条件的不同，具体的能源政策也各不相同，但可以预料在21世纪煤炭仍将成为世界的主要能源之一。对于我国来说，随着国民经济的不断发展及人民生活水平的不断提高，应积极进行煤气化的研究，掌握和运用国内外的先进煤气化及其应用技术，对加快我国实现四个现代化有着重要的意义。

第一章绪论

1.1煤气化发展史

煤炭气化，是以煤或焦碳为原料，用氧气（空气、富氧或纯氧）水蒸汽或氢气等作为气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤或焦碳中的可燃部分转化为气体燃料的过程。煤炭气化包括煤的热解、气化和燃烧3部分。煤炭气化时所得的可燃气体的过程称气化。

煤炭气化至今已有150多年的历史，19世纪50年代第一台阶梯式炉篦的西门子煤气化发生炉正式诞生，20世纪20年代研制成功沸腾床气化炉（1926年温克勒气化炉），30年代出现了加压气化技术，50年代出现了气流夹带床粉煤气化技术。这些早期的煤气化技术大都使用块煤和小

粒煤为原料制合成气，如各种常压移动床气化炉、温克勒气化炉和K-T 炉气化炉等气化方法，通称为第一代煤气化工艺。进入20世50年代后期，由于石油、天然气工业的兴起，煤制气技术的开发研究工作受到冲击。70年代初，世界范围内发生了“石油危机”，一些工业发达国家又重新重视煤炭转化技术，各种新型的气化方法和气化炉型应运而生。80年代后，煤气化技术取得了重大成果并进行了商业化运行。采用先进的气流床反应器，以干粉煤或水煤浆为原料，加压气化，如Texaco法、Shell 法和液态排渣鲁奇炉气化等，通称为第二代煤气化工艺[4~6]。目前成熟工业化的气化技术主要有三个：

首先是固定床煤气化技术，可分为常压与加压两种。固定床气化典型工艺有常压UGI炉，加压Lurgi炉等几种。Lurgi加压煤气化技术成熟可靠，适合处理灰分高、水分高的块状褐煤，主要用于城市煤气的生产。其次是流化床气化技术，气化过程中，燃料与气化剂逆流接触，当气流速度达到一定程度时，床层膨胀，颗粒被气流悬浮起来。与固定床相比，流化床气化技术具有入炉煤加工要求低、气化原料粒度小，床内混合剧烈，炉内脱硫，气化效率和气化强度高等优点。流化床煤气化可以直接利用碎粉煤，不用加工成形，备煤加工费最低，正符合煤炭机械化开采水平提高后粉煤率增加的特点。流化床内物料、温度均匀，便于操作控制，炉内存在的大量可燃物可保证生产的安全性，并且炉内温度足以裂解煤热解中产生的高烃类物质，简化了煤气净化及污水处理工艺，对煤的灰含量敏感性不大，适合于高灰劣质煤的利用。最后是气流床气化技术，气流床是指在固体燃料气化过程中，气化剂将煤粉夹带进入气化炉，进行并流式燃烧和气化反应。受反应区空间的限制，气化反应必须在数秒完成。煤和气化剂的相对速度很低，气化反应朝着反应物浓度降低的方向进行。气流床气化采用粉煤气化使煤的比表面积比大大增加，

对提高热、质传递速率，气化压力为数十大气压，床内煤粉体积仅占2%左右，煤粒各自被气流隔开，在固定床、流化床中有重要影响的自由膨胀系数等煤的物理性质差异对气化过程已没有影响[7]。已工业化的气流床炉型有：常压气流床粉煤气化；粉煤加压气化（Shell煤气化）等，并且煤粉进料的Shell气化炉则占工业化装置的20%左右。

1.2国内外发展现状

近年来国内外大力发展先进煤气化技术，煤气化将来发展的总趋势可归纳以下几点：

1、提高煤气化操作压力和操作温度，几乎各种类型的新开发的气化炉都采用加压气化的工艺。

2、拓宽煤种适应性，气化原料煤种向多样化、固态排渣向液态排渣发展。

3、气化向大型化方向发展，因为大型化可以提高单位设备的生产能力。但由于受制造、运输、安装等客观因素的限制，必须在有限的设备尺寸上，通过提高单位时间单位体积的处理能力和处理效率实现大规模高效，其途径只能是：提高温度、增加压力、强化混合。因此大规模高效煤气化过程必须在极为苛刻的高温（1300～1700 ℃）、高压（3.0～8.5 MPa）和多相流动条件下进行，由此产生了一系列需要解决的技术问题。

4、实现能量的高效转化与合理回收回收煤气显热的技术有两种，即激冷工艺和废热锅炉工艺，前者特别适合于煤基化学品的生产，后者更适合于IGCC发电[8]。激冷工艺设备简单，投资省，但能量回收效率低。废热锅炉热量回收效率高，但设备庞大，投资巨大，以Shell技术为例，日处理1000 t煤气化炉废热锅炉高达50余米，投资1.5亿元以上，因此开发新的热量回收技术势在必行。

总之，由于各国自然资源和社会条件的不同，具体的能源政策也各不

相同，但可以预料在21世纪煤炭仍将成为世界的主要能源之一。对于我国经过长期的开发、引进、消化和吸收，我国煤气化技术的研究开发也取得了重要进展，然而由于诸多主客观因素的限制，国际上先进的煤气化技术多为国外公司所垄断，随着国民经济的不断发展及人民生活水平的不断提高，应积极进行煤气化的研究，开发高效率的煤气化技术，掌握和运用国内外的先进煤气化及其应用技术，提高行业竞争力和保障国家的能源安全，以满足国民经济发展对煤炭清洁利用的迫切需求。

第二章生产方法的选择

2.1生产方法的介绍

煤气化法按不同的分类有多种，分叙如下[9]：

1.按制取煤气的热值分类为（1）制取低热值煤气方法，煤气热值低于8347kJ/m3；（2）制取中热值煤气方法，煤气热值16747~33494kJ/m3；（3）制取高热值煤气方法，煤气热值高于33494kJ/m3。

2.按供热方式分类，气化过程的供热方式有（1）蓄热法；（2）富氧空气气化法；（3）外热法。

3.按反应器的形式分类，气化方法有（1）移动床（固定床）；（2）流化床；（3）气流床。

本设计按反应器的分类方法来分别简要介绍各种方法。

2.1.1 固定床气化法

煤的固定床气化是以块煤为原料，煤由气化炉顶部间歇加入，气化剂由炉底送入，气化剂与煤逆流接触，气化过程进行得很完全，灰渣中残碳少，产物气体的显热中的相当部分供给煤气化前的干燥和干馏，煤气出口温度低，而且灰渣的显热又预热了入炉的气化剂，因此气化剂效

率高，这是一种理想的完全气化方式。

（1）固定床常压气化

此方法比较简单，但对煤的类型有一定要求，即要求用块煤，低灰熔点的煤难以使用常压方法用空气或空气-水蒸汽作为气化剂，制得低热值煤气。

（2）固定床加压气化

固定床加压气化最成熟的炉型是鲁奇炉。它和常压移动床一样，也是自热式逆流反应床。所不同的是采用氧气-水蒸汽或空气-水蒸汽为气化剂，在2.0-3.0Mpa和900~1100℃的湿度条件下连续气化方法。

2.1.2 流化床气化

流化床气化又称沸腾床气化，它是以小颗粒煤为原料，将气化剂（蒸汽和富氧或氧气）送入炉内，是煤颗粒的炉内呈沸腾状态进行气化反应。它是一种介于逆流操作和顺流操作这两种情况之间的操作。

（1）温克勒法

温克勒法是最早开发的流化方法，在常压下，把煤粒度为0-8mm的褐煤、弱粘结性烟煤或焦碳经给煤机加入到气化炉内。在炉底部通入空气或氧气作介质，没与经过预热的气化剂发生反应。

（2）高温温克勒法

将含水分5%~12%的褐煤输入到充压至0.98Mpa的密闭料锁系统后，经给煤机加入气化炉内。白云石、石灰石或石灰经给料机输入炉内。煤与白云石类添加物在炉内与经过预热的气化剂（氧气/蒸汽或空气/蒸汽）发生气化反应。粗煤气由气化炉上方逸出进入第一旋风分离器，在此分离出的较粗颗粒、灰粒循环返回气化炉。粗煤气再进入第二旋风分离器，在此分离出的细颗粒通过密闭的灰锁系统将灰渣排出，除去煤尘。煤气经废热锅炉生产水蒸气以回收余热，然后经水洗塔进一步冷却和除

去。

（3）灰团聚气化法

它是在流化床中导入氧化性高速气流，使煤灰在软化而未熔融的状态下在锥形床层中相互熔聚而粘结成含碳量低的球状灰渣，有选择性地排出炉内。它与固态排渣相比，降低了灰渣的碳损失。

（4）加氢气化法

所谓加氢气化就是在煤气化过程中直接用氢或富含H2的气体作为气化剂，生成富含CH4的煤气化方法，其总反应方程式可表示为：煤＋H2→CH4＋焦

2.1.3 气流床气化

它是一种并流气化，用气化剂将粒度为100um以下的煤粉带入气化炉内，也可将煤粉先制成水煤浆，然后用泵打入气化炉内。煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应，灰渣以液态形式排出气化炉。它有以下两种方法：

（1）K—T法

此法是最早工业化的气流床气化方法，它采用干法进料技术，因在常压下操作，存在问题较多。它是1948年德国海因里希-柯柏斯和托切克博士提出的一种气流床气化粉煤的方法。

（2）德士古法

它是一种湿法（水煤浆）进料的加压气化工艺，气化炉是由美国德士古石油公司所属德士古开发公司开发的气流床气化炉。

2.2 生产方案的选择及论证

与固定床气化相比其它气化方法的优点是：（1）气化能力大；（2）气化用煤广；（3）生产灵活性强，开停车容易；（4）碳转化率高；（5）环境污染小。但是如果采用这些方法不但其主体设备及相关必要设备的

投资就将大大增加而且能耗也将大大增大，这对我国氨需求量大而技术又相对落后而且资金短缺这一基本国情是不相符的。所以，虽然固定床其工艺较其它气化工艺有其不足之处且工艺较为落后，但其气化工艺较之其它工艺更成熟。根据我国基本国情及合成氨现状，本设计采用常压固定床间歇气化法。

第三章常压固定床间歇气化法

3.1 固定床气化法的特点

固定床间歇法制气是指，以无烟煤、焦炭或各种煤球为原料，在常压煤气发生炉内，

高温条件下，与空气（富氧空气）和水蒸气交替发生一系列化学反应，维持热量平衡，生成可燃气体，回收水煤气，并排出残渣的过程。固定床气化法其煤气发生炉的排渣和加料不是连续的，而是间断的排渣和加料，其致密的煤层在气化过程中是静止不动的，随着气化反应的进行，以温度化分的各区域将逐渐上移，必须经过间歇排渣和加炭后各区域才恢复到原来的位置[10]。

3.2 半水煤气定义

半水煤气是以水蒸气为主加入适量的空气为气化剂与赤热的炭反应，所生成的煤气称为半水煤气，它是合成氨的原料气，其成分中CO2+H2一般在68%左右，用于合成氨的半水煤气要求n(H2+CO)/n(N2)=3.1~3.2。

3.3 半水煤气制气原理

3.3.1 煤气发生炉构造及气化反应的分区

图3.1燃料层分区示意图

蒸发至差不多后，在高温条件下，燃料便发生分解，放出挥发分，燃料本身也逐渐碳化，干馏层厚度小于干燥层。

（3）还原层气化剂从下面进入碳层氧化区中已含有各种气体成分，而在还原层里，主要进行CO的还原反应。

气化剂从下面进入碳层氧化区中已含有各种气体成分，而在还原层里，主要进行CO的还原反应。

（4）氧化层在这层中，从下面来的空气与碳反应，生成碳的氧化物，因为氧化速度较快，故其厚度比还原层薄。如用水蒸汽作气化剂时，在该层中还进行碳与水蒸汽的氧化反应，一般将还原层和氧化层通称之为气化区。

（5）灰渣层氧化层下面就是灰渣层，没有化学反应发生，起作用是能分布热空气和保护炉。

必须指出，各层之间并没有严格的界限，即没有明显的分层，各层高度随燃料的种类性质和气化条件不同而异。

3.3.2 制气原理

固体燃料的气化过程实际上主要是碳与氧的反应和碳与蒸汽的反应，这两个反应称为固体燃料的气化反应。

表3.1 以空气为气化剂主要反应方程

序号反应方程式

1 C＋O2（3.76N2）=CO2（+3.76N2）

2 C＋O2（3.76N2）=2CO（+3.76N2）

3 C＋CO2（3.76N2）=2CO（+3.76N=2）

4 2C＋3.76N2＋O2＋3.76N2=CO2＋7.52N2

表3.2 以水蒸汽为气化剂主要反应方程式

序号反应方程式

1 C＋H2O（汽）=CO＋H2

2 C＋2H2O（汽）=CO2＋2H2

3 CO＋2H2O（汽）=CO2＋H2

4 2H2＋O2=2H2O（汽）

5 C＋H2=CH4

6 CO＋3H2=CH4＋H2O

7 CO2＋4H2=CH4＋2H2O（汽）

间歇法制取水煤气生产中，由于料层温度不断发生变化，因此此水煤气组成也相应发生变化。在气化炉燃烧层中，炭与空气和水蒸汽的混合物相互作用时的产物称为半水煤气，其化学反应按下列方程式进行：2C＋O2＋3.76N2=2CO2＋3.76N2

C＋H2O（汽）=CO＋H2

这种煤气的组成由上列两反应的热平衡条件决定。由于半水煤气是生产合成氨的原料气，因此，要求入炉蒸汽与空气（习惯上称为氮空气）比例恰当以满足半水煤气中（CO＋H2）：N2=3要求，但是在实际生产中要求半水煤气（CO＋H2）：N2≧3.2[13]。

3.4 生产半水煤气对固体原料性能的要求

（1）水分

燃料中水分含量过高，会影响煤气发生炉的气化效率，在气化过程中因水分蒸发吸热造成炉温下降使燃料消耗增加，降低打气量，增加烧渣中碳含量，炉子操作条件恶化，影响水煤气产量和质量。因此，要求入炉煤的水分含量小于5%。

（2）挥发份

燃料中如果挥发份含量高，则制出的半水煤气中甲烷和焦油含量高。

①甲烷存在直接影响原料消耗定额和氨的合成能力。

②焦油含量高，煤粒相互粘结成焦拱，破坏透气性，增大床层阻力，妨碍气化剂均匀分布。

③焦油含量高，因易沉积在管道和罗茨鼓风机转子和机内壳上，更严重的会沉积在一段压缩机入口管道和活门上，给生产带来极大不利。因此，要求燃料中挥发份小于6%。

（3）灰份

煤中含灰分其主要成份为二氧化硅、氧化铁、氧化铝、氧化钙和氧化镁等无机物质，这些物质的含量对灰份有决定性影响。灰份高的燃料，不仅增加运输费用和排灰设备磨损，而且降低煤气发生炉的生产能力，所以要求燃料中灰份小于15%。

（4）硫份

煤中的硫份在气化过程中转化为含硫气体，不仅对设备和系统管道有腐蚀作用，而且会使催化剂中毒。在合成氨生产系统中，根据流程特点，对含硫量有一定的要求，并应在净化过程中将其除去。

（5）化学活性

化学活性高的燃料，有利于气体物质和气化率的提高。至于对气化效率的影响，则因所选用的煤气发生炉炉型不同而有所差异。

（6）机械强度

机械强度高，以免燃料在炉内或上料过程中受碰撞和挤压而发生碎裂，机械强度低会使炉内阻力和气体带出物增加，气化能力下降，消耗增高。

（7）热稳定性

热稳定性是指燃料在受高温后粉碎的程度。热稳定性差的燃料，不仅增加炭阻力和气体带出物，而且会堵塞炉膛和系统管道，增加动力消耗，影响制气产量。

（8）粒度

固体原料粒度大小和均匀性也是影响气化指标的重要指标的重要因素之一。粒度小，与气化剂接触面积大，气化效率和煤气质量好。但粒度太小，会增加床层阻力，不仅增加电耗，而且煤气带走灰渣也相应增多，使煤耗增大。粒度大，则气化不完全，灰渣中碳含量增加。所以，特别以23~50mm的粒度最好。

总之，对间歇式生产水煤气，若要使生产取得良好的气化指标，应采用热稳定性好、机械强度高、不粘结、粒度均匀、水分较少、灰分和挥发分不高，灰分熔点较高的原料[11]，本设计采用无烟块煤。

3.5 间歇式制半水煤气的工艺条件

选择生产工艺条件时，要求气化效率高，炉子生产强度大，煤气质量好，气化效率指制得半水煤气所具有的热值与制气投入的热量之比。投入的热量包括气化所消耗的燃料热值和气化剂带入的热量（后者主要指蒸汽的潜热）。它是用来表示气化过程中的热能利用率。气化效率高，燃料利用率高，生产成本低。气化效率用X表示：

X=Q半/(Q燃＋Q蒸)×100%

生产强度是指每平方米炉膛截面在每小时生产的煤气量，以煤标准状态下的立方米表示。煤气质量则根据生产要求以热值或以指定成分要求来衡量[16]。为了达到以上的要求，气化过程的工艺条件有：（1）温度反应温度沿着燃料层高度而变化，其中氧化层温度最高。操作温度一般主要是指氧化层的温度，简称炉温。炉温高，反应速度快，蒸汽分解率高，煤气产量高，质量好。但炉温高，吹风气中一氧化碳含量高，燃烧发热少，热损失大。此外，炉温还受燃料及灰渣熔点的限制，高温熔融将造成炉内结疤。故炉温通常应比灰熔点低50℃左右，工业上采用炉温范围1000~1200℃[17]。

（2）吹风速度提高炉温的主要手段是增加吹风速度和延长吹风时间，后者使制气时间缩短，不利于提高产量，而前者对制气时间无影响，通过提高吹风速度，迅速提高炉温，缩短二氧化碳在还原层的停留时间，以降低吹风气中的一氧化碳含量，减少热损失。

（3）蒸汽用量蒸汽用量是改善煤气产量与质量的重要手段之一。蒸汽流量越大，制气时间愈长，则煤气产量愈大。但要受到燃料活性、炉温和热平衡的限制。当燃料活性好。炉温高时，加大蒸汽流量可加快气化反应，煤气产率和质量也得到提高。但同时因燃料层温下降快而应缩短吹入蒸汽的时间。但燃料活性较低时，宜采用较小的蒸汽流量和较长的送入时间。

（4）燃料层高度在制气阶段，较高的燃料层将使水蒸汽停留时间加长，而且燃料层温度较为稳定，有利于提高蒸汽分解率，但在吹风阶段，由于空气与燃料接触时间加长，吹风气中CO含量增加，更重要的是，过高的燃料层由于阻力增加，使输送空气的动力消耗增加。根据实践经验，对粒度较大、热稳定性较好的燃料，可采用较高的燃料层，但对颗粒小或热稳定性差的燃料，则燃料层不宜过高。

（5）循环时间制气过程一个循环时间包括五个阶段时间，各阶段的时间分配要根据燃料性质，气化剂配分比和煤气组成的要求而定，一个循环时间短时，炉温的波动小，煤气产量和质量也较稳定，故循环时间不宜长，但气化活化较低的燃料时，因反应速度慢，应采用较长的循环时间。

（6）气体成分主要调节半水煤气中（H2+CO）与N2比值。方法是改变加氮气，或改变空气吹净时间。在生产中还应经常注意保持半水煤气中低的氧含量（≤0.5%）[18]，否则将引起后序工段的困难，氧含量过高还有爆炸的危险。

年产18万吨合成氨、30万吨尿素项目建议书

一、项目概况 1、项目名称：年产18万吨合成氨、30万吨尿素项目 2、合作方式：独资、合资、合作、贷款等均可 3、建设单位：XX煤业有限责任公司及合作单位 4、建设性质：新建 5、建设范围：内蒙古自治区XX自治旗XX矿区 6、建设内容及规模：以XX矿区丰富的褐煤资源为依托，建设年产合成氨18万吨、尿素 30 万吨的项目。可联产轻质油4752吨/年、煤焦油 14454吨/年，氨水(16%)27720吨/年、粗酚1980吨/年 7、建设期限：项目建设期为4年，即2005年4月-2008年9月。 8、投资估算及资金筹措： 投资规模：总投资为147215万元，其中建设投资 138703万元，流动资金8512万元。 本项目资金来源可以是贷款、风险投资等。 9、经济评价 经济评价一览表

二、项目区基本情况 1．地理位置 XX矿区位于内蒙古自治区呼伦贝尔市XX自治旗境内的东北部，地处大兴安岭西麓。其地理坐标是东经120°24′～120°38′、北纬49°09′～49°16′。矿区西连海拉尔区，东接牙克石市，南临巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河，与陈巴尔虎旗隔河相望，南北宽约13.7Km，东西长约46.1Km，总面积385.7Km2。XX火车站东距牙克石18Km，西距呼伦贝尔市64Km，滨州铁路线由东向西穿过XX矿区，北有301国道，铁路经过牙克石可达齐齐哈尔，哈尔滨乃至全国各地，经海拉尔可达满州里市，民航经海拉尔机场可达北京、呼和浩特等地，交通十分方便。 2．煤炭资源及煤质情况 ⑴资源情况 XX煤业公司拥有XX矿区、扎尼河矿区、伊敏河东区、陈旗巴彦哈达矿区、莫达木吉矿区五大矿区。煤炭储量丰富，XX矿区精查储量17.3亿吨；扎尼河矿区预计储量15.8亿吨；伊敏河东区普查储量58.4亿吨，其中详查储量6.1亿吨，精查储量2.3亿吨；巴彦哈达区预计储量49.0亿吨；莫达木吉矿区普查储量30.0亿吨。煤田内煤层集中，赋存稳定，构造较简单，倾角小，沼气含量低，埋藏较深，适宜于井工大型机械集约化连续生产。 ⑵煤质情况

-合成氨原料气的制备方法

年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选 合成氨生产工艺流程简介 合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别，但基本的生产过程都大同小异，基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。 ●原料气的合成 固体燃料生产原料气：焦炭、煤 液体燃料生产原料气：石脑油、重油 气体燃料生产原料气：天然气 ●原料气的净化 CO变换 ●合成气的压缩 ●氨的合成 工业上因所用原料制备与净化方法不同，而组成不同的工艺流程，各种原料制氨的典型流程如下： 1)以焦炭（无烟煤）为原料的流程 50年代以前，世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ，比理论能耗高4倍多。 我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程： ◆碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除CO2得到的碳酸氢铵经结晶，分离后作 为产品。所以，流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。 ◆三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体，以替代 传统的铜氨液洗涤工艺。 2)以天然气为原料的流程 天然气先要经过钴钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫，再用脱硫剂将硫含量脱除到以下，这样不仅保护了转化催化剂的正常使用，也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。 3)以重油为原料的流程 以重油作为制氨原料时，采用部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经CO耐硫变换，低温甲醇洗和氮洗，再压缩和合成而得氨。 二、合成氨原料气的制备方法简述 天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤，都是生产合成氨的原料。除焦炭成分用C表示外，其他原料均可用C n H m来表示。它们呢在高温下与蒸汽作用生成以H2和CO为主要组分的粗原料气， 这些反应都应在高温条件下发生，而且为强吸热反应，工业生产中必须供给热量才能使其进行。 按原料不同分为如下几种制备方法： ●以煤为原料的合成氨工艺 各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。 典型的大型煤气化工艺主要包括固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。 ①固定床碎煤气化

年产19万吨合成氨合成工段初步工艺设计

合成工段初步工艺设计 湖南科技大学 毕业设计（论文） 题目年产19万吨合成氨合成工段初步工艺设计 作者宋宏友 学院化学化工学院 专业化学工程与工艺 学号1106040306 指导教师曾令玮唐丽（湘电集团）

二〇一五年六月七日

湖南科技大学 毕业设计（论文）任务书 化学化工学院化工系（教研室） 系（教研室）主任:（签名）年月日 学生姓名: 宋宏友学号: 1106040306 专业: 化学工程与工艺 1 设计（论文）题目及专题：年产19万吨合成氨合成工段初步工艺设计 2 学生设计（论文）时间：自2015年3月01 日开始至2015 年5 月30 日止 3 设计（论文）所用资源和参考资料： [1] 万鹏.《中国科技纵横》2011年第7期285-285页 [2] 赵育祥编.《合成氨工艺》[M]. 1985, 化学工业出版社 [3] 林玉波编.《合成氨生产工艺》[M]. 2006 化学工业出版社3-4页 [4] 赵忠祥.《氮肥生产概论》[M]. 1995,化学工业出版社 [5] 江苏化学石油工业厅组织.《小型氮肥厂安全操作技术》[M].1981,化学工业出版社 [6] 方伟阳. 年产3万吨合成氨合成工段设计[D].福州:福州大学本科生毕业设计(论文),2007. [7] 张岩. 化学沉淀—A/ O 工艺处理合成氨废水[J] . 中国给水排水，2004，20 ：77-79 [8] 张炳标. 膜分离法回收合成氨弛放气中氢气[J].低温与特气，2003，21 (1) ：23-25 [9] 王新杰. 合成氨厂两气回收技术的应用[J] .中氮肥2006 ，(1)：13-14 [10] 王敏. 合成氨生产中的废气利用与节能效益[J] .江西能源，2001 (3) ：26-27 [11] 《小型氮肥厂生产氨的合成（工人读物）》[M]1969年10月第1版 4 设计（论文）应完成的主要内容： 了解产品的生产现状；合理选择设计方案；工艺计算（物料衡算与能量衡算）；安全技术与经济评价发展趋势；主要设备的设计计算与选型；绘制工艺流程图、平面布置图和主要设备图。 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： （1）形式：设计说明书1本；图纸3张（带控制点的工艺流程图、平面布置图及主要设备图，图用CAD制作）。 （2）要求：设计说明书字数不少于8000字；图纸符合国家有关标准；写作格式按湖南科技大学教务处有关规定执行；设计说明书按学校统一标准装订。 6 发题时间：2015年3月1日 指导教师：（签名） 学生：（签名）

年产30万吨合成氨脱碳工段工艺设计

年产30万吨合成氨脱碳 工艺项目 可行性研究报告 指导教师：姚志湘 学生：魏景棠

目录 第一章总论 (3) 1.1 概述 (3) 1.1.1 项目名称 (3) 1.1.2 合成氨工业概况 (3) 1.2 项目背景及建设必要性 (4) 1.2.1 项目背景 (4) 1.2.2 项目建设的必要性 (4) 1.2.3 建设意义............................................................................. 错误！未定义书签。 1.2.4 建设规模 (4) 第二章市场预测 (6) 2.1国内市场预测 (6) 2.2 产品分析 (6) 第三章脱碳方法及种类.. (7) 3.1 净化工序中脱碳的方法. (7) 3.1.1 化学吸收法 (7) 3.1.2 物理吸收法 (8) 3.1.3 物理化学吸收法................... (8) 3.1.4 固体吸收法 (10) 3.2碳酸丙烯酯（PC）法脱碳基本原理 (10) 3.2.1 PC法脱碳技术国内外的情况 (10) 3.2.2 发展过程 (10) 3.2.3 技术经济 (11) 3.2.4 工艺流程 (11) 3.2.5 存在的问题及解决方法 (12) 3.2.6 PC脱碳法发展趋势 (13)

第一章项目总述 2.1 概述 1.1.1项目名称 年产30万吨合成氨脱碳工段工艺设计 1.1.2合成氨工业概况 1898年，德国A.弗兰克等人发现空气中的氮能被碳化钙固定而生成氰氨化钙（又称石灰氮），进一步与过热水蒸气反应即可获得氨： CaCN2＋3H2O（g）→2NH3（g）＋CaCO3 在合成氨工业化生产的历史中，合成氨的生产规模（以合成塔单塔能力为依据）随着机械、设备、仪表、催化剂等相关产业的不断发展而有了极大提高。50年代以前，最大能力为200吨/日，60年代初为400吨/日，美国于1963年和1966年分别出现第一个600t/d 和1000t/d的单系列合成氨装置，在60-70年代出现1500-3000t/d规模的合成氨。 世界上85%的合成氨用做生产化肥，世界上99%的氮肥生产是以合成氨为原料。虽然全球一体化的发展减少了用户的选择范围，但市场的稳定性却相应地增加了，世界化肥生产的发展趋势是越来越集中到那些原料丰富且价格便宜的地区，中国西北部有蕴藏丰富的煤炭资源，为发展合成氨工业提供了极其便利的条件。 2.2 项目背景及建设必要性 1.2.1 项目背景 我国是一个人口大国，农业在国民经济中起着举足轻重的作用，而农业的发展离不开化肥。氮肥是农业生产中需要量最大的化肥之一，合成氨则是氮肥的主要来源，因而合成氨工业在国民经济中占有极为重要的位置。 我国合成氨工业始于20世纪30年代，经过多年的努力，我国的合成氨工业得到很大的发展，建国以来合成氨工业发展十分迅速，从六十年代末、七十年代初至今，我国陆续引进了三十多套现代化大型合成氨装置，已形成我国特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小规模并存的合成氨生产格局。目前我国合成氨产能和产量己跃居世界前列。 但是，由于在我国合成氨工业中，中小型装置多，技术基础薄弱，国产化水平低，远远不能满足农业生产和发展的迫切需要，因此，开发新技术的同时利用计算机数学模型来提高设汁、生产、操作和管理等的核算能力，促进设计、管理和生产操作的优化，从而推动合成氨工业发展，提升整体技术水平，己成为国内当前化学工程科研、工程设计的重要课题。

合成氨精脱硫工艺介绍

氨气合成工艺流程图新乡中科化工合成氨工艺 煤…… 造气…… 净化除尘……静电除尘…… 脱硫……合成甲醇（CO+2H 2-----CH 3 OH △H1 =651kj/mol 吸热） CO置换……

脱碳…… 精制气体……制取氨气……

气体循环……气体回收 1）予脱塔 原料气进入工段经过预脱塔先进行初脱硫。 2）预热塔 用蒸汽加热到40-80℃，为接下来的水解塔工段进行做准备。 3）水解塔 使用水解催化剂，脱出无机硫。在温度为320～350℃、压力为1.3～1.5MPa的条件下，在钴钼脱硫剂的作用下进行有机硫加氢转化反应及氧化锌吸收生成H2S ZnS，排入地沟。 4）水冷器 水冷器是为使水冷却到常温，方便后一阶段的精脱硫。 5）精脱塔 这个工段脱出的是有机硫，把最后残余的硫进行精脱，减少氨气中硫的含量。 经过这5个工段后，硫的含量小于0.06×10－6，甲醇催化剂寿命大大延长， 减少更换甲醇催化剂，生产时间和能力大幅度提高。 用到的设备有预脱塔、预热器、水解塔、水冷器、精脱塔。 合成氨 氨氨（Ammonia，旧称阿莫尼亚）是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。农业上使用的氮肥，除氨水外，诸如尿素、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生产的。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。 合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名氨气，分子式为NH3，英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合成的氨。 合成氨主要用于制造氮肥和复合肥料。氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡

年产合成氨30万吨

目录 一、绪论 (1) 、概述 (3) 、设计任务的依据 (1) 二、装置流程及说明 (2) 、生产工艺流程说明 (2) 、粗苯洗涤 (4) 、粗苯蒸馏 (4) 三、吸收工段工艺计算 (7) 、物料衡算 (7) 、气液平衡曲线 (8) 、吸收剂的用量 (9) 、塔底吸收液 (10) 、操作线 (10) 、塔径计算 (10) 、填料层高度计算 (13) 、填料层压降计算 (16) 四、脱苯工段工艺计算 (17) 、管式炉 (17) 、物料衡算 (18) 、热量衡算 (22)

五、主要符号说明 (25) 六、设计心得 (26) 七、参考文献 (27)

一、绪论 概述 氨是重要的化工产品之一，用途很广。在农业方面，以氨为主要原料可以生产各种氮素肥料，如尿素、硝酸铵、碳酸氢氨、氯化铵等，以及各种含氮复合肥料。液氨本身就是一种高效氮素肥料，可以直接施用。目前，世界上氨产量的85%—90%用于生产各和氮肥。因此，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。合成氨工业对农业的作用实质是将空气中游离氮转化为能被植物吸收利用的化合态氮，这一过程称为固定氮。 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。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。生产火箭的推进剂和氧化剂，同样也离不开氨。此外，氨还是常用的冷嘲热讽冻剂。 合成氨的工业的迅速发展，也促进了高压、催化、特殊金属材料、固体燃料气化、低温等科学技术的发展。同时尿素的甲醇的合成、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。 在合成氨工业中，脱硫倍受重视。合成氨所需的原料气，无论是天然气、油田气还是焦炉气、半水煤气都人含有硫化物，这些硫化物主要是硫化氢（S H 2）、二硫化碳（2CS ）、硫氧化碳（COS ）、硫醇（SH -R ）和噻吩（S H C 44）等。其中硫化氢属于无机化合物，常称为“无机硫”。 合成氨在生产原料气中硫化物虽含量不高，但对生产的危害极大。 ①腐蚀设备、管道。含有S H 2的原料气，在水分存在时，就形成硫氢酸（HSH ），腐蚀金属设备。其腐蚀程度随原料气中S H 2的含量增高而加剧。 ②使催化剂中毒、失活。当原料气中的硫化物含量超过一定指标时，硫化物与催化剂活性中心结合，就能使以金属原子或金属氧化物为活性中心的催化剂中毒、失活。包括转化催化剂、高温变换催化剂、低温变换催化剂、合成氨催化剂

合成氨企业造气岗位操作规程祥解

第一章造气的任务与原理 1.严格控制各项工艺指标，制出合格充足的半水煤气，不断降低消耗。 2.根据半水煤气各气体成分，合成循环氢高低，变换CO及变换氢及其变换趋势，并结合煤气发生炉的负荷及运行状况，及时调节微机的回收和加氮时间、循环时间，保证生产用气。 3.及时加炭，定时出灰、探火，根据煤气发生炉炭层分布情况，及灰渣含碳量，调整炉条机转速，使气化层厚度及所处位置相对稳定，保持煤气发生炉始终处于良好运行状态。 4.煤气发生炉加炭时，做到不超温、不跑高、不翻炉、下灰不偏炉、不流炉、挂炉架空，炉底无太硬结疤。 5.加强前后工序的联系与协作，根据生产情况，控制好气柜高度，防止超越指标范围。 6.经常检查电动葫芦、造气风机、油泵、炉条机等设备状况，发现故障应及时报告联系维修工修理。 7.认真填写生产记录表及交接班记录，搞好本岗位文明生产。 第二章半水煤气反应原理 在煤气发生炉燃料层内，炭与空气及蒸汽的混合物相互作用是的产物称为半水煤气，其化学反应按下列方程式进行： 2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+Q C+H2O=CO+H2-Q 煤气的组成由上列两反应的热效应平衡调节所决定。

第三章造气开停车及清炉操作规程 总则，由副段长负总责并组织协调好岗位人员的工作安排，做总指挥，副段长休班，由主操作负责，并做好开停车记录。 1.开车步骤 ⑴开油泵，调节压力到指标。 ⑵调节汽包液位。 ⑶联系锅炉供蒸汽。 ⑷联系凉水塔开泵供气。 ⑸联系电工开启风机。 ⑹关闭探火孔、吹风装置，并进行置换、放空。 ⑺系统加蒸汽。（煤气系统） ⑻放气柜水风。 2.停车步骤 ⑴增加蒸汽用量，降炉温。 ⑵封气柜。（进出口水封上水至溢流）（暂时停车） ⑶系统置换，如不置换系统要加蒸汽2/5圈。 ⑷打开探火孔点火，关闭东西自调手动阀。 ⑸打开夹套放空与烟囱阀。 ⑹停风机。 3.注意事项 ⑴二楼注意事项 ①开油泵时，检查油泵是否漏油，压力是否波动，最后调到指标。 ②开风机时，主操作决定风机进口开启度。 ③开自调、开东西自调手动阀，根据开炉台数、入炉压力，调节自调设定值，特殊情况，由主操作决定。 ④如果系统超压，要及时卸压处理。 ⑤开洗气塔放空时，不准随手从高处仍工具。 ⑥放气柜水封前，必须查丹洗气塔是否流水。 ⑦放水封必须有专人监护。 ⑧停车时，必须先关闭风机出口，封气柜，关室外自调。 ⑵三楼注意事项 ①开停车要及时调节夹套及废锅汽包液位，一定要注意烟囱阀起落状态。 ②检查各汽包出口阀、放空阀是否打开，二者严禁同时关闭，开车后要随时观察压力变化情况。

合成氨文献综述

攀枝花学院 Panzhihua University 本科毕业设计（论文） 文献综述 院（系）：生物与化学工程学院 专业：化学工程与工艺 班级： 2007级化工（2）班 学生姓名：陈有源学号: 200710901006 2011 年 3 月 13 日

本科生毕业设计（论文）文献综述评价表

文献综述： 合成氨工业综述 1.氨的性质 合成氨的化学名称为氨，氮含量为82.3%。氨是一种无色具有强烈刺激性、催泪性和特殊臭气的无色气体，比空气轻，相对密度0.596，熔点－77.7℃，沸点－33.4℃。标准状况下，1米3气氨重0.771公斤；1米3液氨重638.6公斤。极易溶于水，常温（20℃）常压下，一体积的水能溶解600个体积的氨; 标准状况下，一体积水能溶解1300体积的氨的水溶液称为氨水，呈强碱性。因此，用水喷淋处理跑氨事故，能收到较好的效果【1】。 氨与酸或酸酐可以直接作用，生成各种铵盐；氨与二氧化碳作用可生成氨基甲铵，脱水成尿素；在铂催化剂存在的条件下，氨与氧作用生成一氧化氮，一氧化氮继续氧化并与水作用，便能得到硝酸。氨在高温下(800℃以上)分解成氮和氢；氨具有易燃易爆和有毒的性质。氨的自燃点为630℃，氨在氧中易燃烧，燃烧时生成蓝色火焰。氨与空气或氧按一定比例混合后，遇明火能引起爆炸。常温下氨在空气中的爆炸范围为15.5～28％，在氧气中为13.5～82％。液氨或干燥的气氨，对大部分物质没有腐蚀性，但在有水的条件下，对铜、银、锌等有腐蚀作用【2】。 2.合成氨工艺 2.1依据合成条件—压力的不同的几种合成方法 氨的合成是合成氨生产的最后一道工序，其任务是将经过精制的氢氮混合气在催化剂的作用下多快好省地合成为氨。对于合成系统来说，液体氨即是它的产品。20世纪初先后实现了电弧法、氰化法和直接合成法生产合成氨的工业方法。工业上合成氨的各种工艺流程一般以压力的高低来分类【2】。 (1)高压法 操作压力70～100MPa，温度为550～650℃，这种方法的主要优点是氨合成效率高，混合气中的氨易被分离。故流程、设备都比较紧凑。但因为合成效率高，放出的热量多，催化剂温度高，易过热而失去活性，所以催化剂的使用寿命较短。又因为是高温高压操作，对设备制造、材质要求都较高，投资费用大。目前工业上很少采用此法生产。 (2)中压法

年产10万吨合成氨合成工艺设计毕业设计论文

年产10万吨合成氨工艺设计 摘要：合成氨是化学工业的基础，也是我国化学工业发展的重要先驱，其中氨合成工段是合成氨工艺的中心环节。本设计目的在于对年产10万吨合成氨进行设计，并简要介绍了氨的用途、现状和未来发展趋势。 在中压法和催化剂的条件下，设计合成氨合成工段的生产工艺流程，将精制的氢氮混合气直接合成为氨，然后将所得的气氨从未合成为氨的混合气中冷凝分离出来，最后在未反应的混合气中补充一定量的新鲜气继续循环反应。 在物料衡算中出塔气氨含量达到16.50%，合成氨27.778t/h，合成率为29.133%，由热量衡算得到合成塔、中置锅炉和塔外换热器的热量变化。并根据设计任务及操作温度、压力按相关标准对换热器的尺寸和材质进行选择。塔外换热器采用换热面积为546.97m2的立式列管式换热器。 关键词：氨合成物料衡算能量衡算

The Process Design of 200kt/a Synthetic Ammonia Synthesis Abstract: Ammonia is the basis of the chemical industry, but also an important pioneer of China chemical industry,in which ammonia synthesis section is the central part of the synthetic ammonia process. is to optimize outputting 200,000 t/a of synthetic ammonia synthesis is as the purpose of the design,and the use of ammonia, current situation and future development trend is briefly introduced. The production process of synthetic ammonia synthesis is designed in the medium pressure and catalyst.The refined hydrogen and nitrogen mixture is made into synthesis ammonia by the design,then took the synthesis ammonia gas out of the mixture that has not been become ammonia.At last,the mixture of not reacting is supplied a certain amount of fresh gas to continue to cyclic response. The design of raw material of gas refining section in production process the synthetic ammonia content that gets out from synthetic ammonia tower is made rich to 16.50% in material balance calculations,synthetic ammonia 27.778 t /h,synthetic rate 29.133% in this design of raw material of gas refining section in production process.The heat change of the synthesis tower,the boiler and the heat exchanger is attained by the heat balance,also we selected piping size and material according to the design operation of temperature,pressure and relevant standards.The heat exchanging area of 546.97m2 of vertical tube type exchanger is used as external heat exchanger of tower. Keywords: ammonia synthesis section;material balance accounting;energy balance accounting

年产30万吨合成氨脱硫工段设计

目录 1. 总论......................................... 错误！未定义书签。 1.1.1栲胶的组成及性质............................................................................. 错误！未定义书签。 1.1.2栲胶脱硫的反应机理............................................................................ 错误！未定义书签。 1.1.3生产中副产品硫磺的应用 .................................................................... 错误！未定义书签。 2. 流程方案的确定............................... 错误！未定义书签。 2.1栲胶脱硫法的理论依据................................................. 错误！未定义书签。 2.2工艺流程方框图.............................................................. 错误！未定义书签。 3. 生产流程的简述............................... 错误！未定义书签。 3.1简述物料流程 ............................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1气体流程................................................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.2溶液流程................................................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.3硫磺回收流程........................................................................................ 错误！未定义书签。 3.2工艺的化学过程.............................................................. 错误！未定义书签。 3.3反应条件对反应的影响 ............................................... 错误！未定义书签。 3.3.1 影响栲胶溶液吸收的因素 ................................................................... 错误！未定义书签。 3.3.2 影响溶液再生的因素 ........................................................................... 错误！未定义书签。 3.4工艺条件的确定............................................................. 错误！未定义书签。 3.4.1 溶液的组成........................................................................................... 错误！未定义书签。 3.4.2 喷淋密度和液气比的控制 ................................................................... 错误！未定义书签。 3.4.3 温度....................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.4.4再生空气量............................................................................................ 错误！未定义书签。 4. 物料衡算和热量衡算........................... 错误！未定义书签。 4.1物料衡算[6-10] ............................................................... 错误！未定义书签。 4.2热量衡算（以0℃为计算基准） ................................. 错误！未定义书签。 5. 车间布置说明.................................. 错误！未定义书签。 6. 三废治理及利用............................... 错误！未定义书签。 6.1废水的处理 ................................................................... 错误！未定义书签。 6.1.1废水的来源及特点................................................................................ 错误！未定义书签。 6.1.2废水处理工艺........................................................................................ 错误！未定义书签。

合成氨原料气的生产

合成氨原料气的生产 一．煤气化 （1）气化原理 煤在煤气发生炉中由于受热分解放出低分子量的碳氢化合物，而煤本身逐渐焦化，此时可将煤近似看作碳。 ①反应速率 以空气为气化剂 C+O2→CO2 △H=-393.770kJ/mol C+1/2O2→CO △H=-110.595kJ/mol C+CO2→2CO △H=172.284kJ/mol CO+1/2O2→CO2 △H=-283.183kJ/mol 在同时存在多个反应的平衡系统，系统的独立反应数应等于系统中的物质数减去构成这些物质的元素数。 以水蒸气为气化剂 C+H2O→CO+H2 △H=131.39kJ/mol C+2H2O→CO2+2H2△H=90.20kJ/mol CO+H2O→CO2+H2△H=-41.19kJ/mol C+2H2→CH4△H=-74.90kJ/mol ②反应速率 气化剂和碳在煤气发生炉中的反应属于气固相非催化剂反应。随着反应的进行，碳的粒度逐渐减小，不断生成气体产物。反过程一般由气化剂的外扩散、吸附、与碳的化学反应及产物的吸附，外扩散等组成。反应步骤分为： A. C+O2→CO2 的反应速率研究表明，当温度在775O C以下时，其反应速率大致表示为： R=ky o2 式中 r-碳与氧生成二氧化碳的反应速率 k-反应速率常数 y o2- 氧气的速率 B.C+CO2→2CO的反应速率此反应的反应速率比碳的燃烧反应慢得多， 的一级反应。 在2000O C以下属于化学反应控制，反应速率大致是CO 2

C.CO+H2O→CO2+H2的反应速率碳与水蒸气之间的反应，在400-1000O C 的温度范围内，速度仍较慢，因此为动力学控制，在此范围内，提高温度是提高反应速率的有效措施。 二．制取半水煤气的工业方法 由以上可知，空气与水蒸气同时进行气化反应时，如不提供外部热源，则气+CO)的含量大大低于合成氨原料气的要求。为解决气体成分与热量化产物中(H 2 平衡这一矛循，可采用下列方法： (1)外热法如利用原子能反应堆余热或其他廉价高温热源，用熔融盐、熔融铁等介质为热载体直接加热反应系统，或预热气化剂，以提供气化过程所需的热能。这种方法目前尚处于研究阶段。 50%左右)和水蒸气作为气化剂同 (2)富氧空气气化法用富氧空气(含O 2 时进行气化反应。由于富氧空气中含氮量较少，故在保证系统自热运行的同时，半水煤气的组成也可满足合成氨原料气的要求。此法的关键是要有较廉价的富氧空气来源。 (3)蓄热法空气和水蒸气分别送入燃料层，也称间歇气化法。其过程大致为：先送入空气以提高燃料层温度，生成的气体(吹风气)大部分放空；再送入水蒸气进行气化反应，此时燃料层温度逐渐下降。所得水煤气配入部分吹风气即成半水煤气。如此间歇地送空气和送蒸汽重复进行，是目前用得比较普遍的补充热量的方法，也是我国多数中、小型合成氨厂的重要气化方法。 三.间歇式生产半水煤气 工业上间歇式气化过程，是在固定层煤气发生炉中进行的，如图3-3。块状燃料由顶部间歇加入，气化剂通过燃料层进行气化反应，灰渣落入灰箱后排出炉外。

(完整版)合成氨生产工艺及其意义

论文名称合成氨生产工艺及其意义

氨是重要的无机化工产品之一，合成氨工业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。 关键字合成氨农业化学肥料意义

摘要 (2) 关键字 (2) 目录 (3) 正文 (4) 一前言 (4) 1.1 物理性质 (4) 1.2化学性质 (4) 二合成氨工业产品的用途 (5) 2.1氨气用途 (5) 2.2氨水用途 (5) 三合成氨的生产工艺及影响因素 (5) 3.1 原料气制备 (5) 3.1.1 一氧化碳变换过程 (6) 3.1.2 脱硫脱碳过程 (6) 3.1.3 气体精制过程 (6) 3.1.4 氨合成 (7) 3.2 影响合成氨的因素 (7) 3.2.1 温度对氨合成反应的影响 (7) 3.2.2 压力对氨合成反应的影响 (7) 3.2.3 空速对氨合成反应的影响 (7) 3.2.4 氢氮比对氨合成反应的影响 (8) 四.合成氨工艺流程图 (8) 五．研究现状 (8) 六.发展趋势 (9) 6.1原料路线的变化方向 (9) 6.2节能和降耗 (10) 6.3产品联合生产 (10) 7.1合成氨对农业的意义 (10) 7.1.1提高粮食产量 (10) 7.1.2提高土壤肥力 (10) 7.1.3发挥良种潜力 (11) 7.1.4补偿耕地不足 (11) 7.2合成氨对工业生产的意义 (11) 7.3合成氨对其他行业的意义 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14)

第讲合成氨原料气的制备方法

第讲合成氨原料气的制备 方法 This manuscript was revised on November 28, 2020

年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选 合成氨生产工艺流程简介 合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别，但基本的生产过程都大同小异，基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。 原料气的合成 固体燃料生产原料气：焦炭、煤 液体燃料生产原料气：石脑油、重油 气体燃料生产原料气：天然气 原料气的净化 CO变换 合成气的压缩 氨的合成 工业上因所用原料制备与净化方法不同，而组成不同的工艺流程，各种原料制氨的典型流程如下： 1)以焦炭（无烟煤）为原料的流程 50年代以前，世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ，比理论能耗高4倍多。 我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程： 碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除CO2得到的碳酸氢铵经结晶，分离后作为产品。所以，流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。 三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体，以替代传统的铜氨液洗涤工艺。 2)以天然气为原料的流程 天然气先要经过钴钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫，再用脱硫剂将硫含量脱除到以下，这样不仅保护了转化催化剂的正常使用，也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。 3)以重油为原料的流程 以重油作为制氨原料时，采用部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经CO耐硫变换，低温甲醇洗和氮洗，再压缩和合成而得氨。 二、合成氨原料气的制备方法简述 天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤，都是生产合成氨的 原料。除焦炭成分用C表示外，其他原料均可用C n H m 来表示。它们呢在高温下与蒸汽作 用生成以H 2 和CO为主要组分的粗原料气， 这些反应都应在高温条件下发生，而且为强吸热反应，工业生产中必须供给热量才能使其进行。 按原料不同分为如下几种制备方法： 以煤为原料的合成氨工艺 各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。 典型的大型煤气化工艺主要包括固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。 ①固定床碎煤气化

合成氨变换工段设计说明

工商职业技术学院 毕业论文 题目：合成氨变换工段设计 作者：焦鹏丽学号：2101100125系别：化工工程系 专业：应用化工技术 指导教师：晋萍专业技术职务讲师 2012 年1月1

工商职业技术学院 毕业设计说明书 题目：合成氨变换工段设计 作者：焦鹏丽学号：2101100125 系别：化工工程系 专业：应用化工技术 指导教师：晋萍专业技术职务讲师 2012 年1月1

摘要:本文是关于煤炭为原料一氧化碳变换工段初步设计。在合成氨的生产中，一氧化碳变换反应是非常重要的反应。用煤炭制造的原料气中，含有一部分一氧化碳，这些一氧化碳不能直接做为合成氨的原料，而且对合成氨的催化剂有毒害作用，必须在催化剂的催化作用下通过变换反应加以除去。一氧化碳变换反应既是原料气的净化过程，又是原料气的制造过程。本设计主要包括工艺路线的确定、中温变换炉的物料衡算和热量衡算、触媒用量的计算、中温变换炉工艺计算和设备选型、换热器的物料衡算和热量衡算以及设备选型等。 关键词：煤炭；一氧化碳变换；中温变换炉；流程图 结论中提到完成了设计宗指，但你的设计宗指到底是什么?没有表达出来。结论中也没有对你的设计做一个总结，你到底做这个设计的做用是什么?解决了什么问题?目录中二级目录应比一级目录再缩进两格，下级目录同理。

目录 第一章绪论 0 1.1 氨的性质和用途 0 1.1.1 氨的性质 0 1.1.2 氨的用途 0 1.2 我国合成氨生产现状 (1) 1.3 一氧化碳变换在合成氨中的意义 (1) 第二章变换流程及工艺条件 (2) 2.1 变换工艺原理 (2) 2.1.1变换反应的热力学分析 (2) 2.1.2 变换反应的动力学分析 (2) 2.2变换工艺的选择 (3) 2.3 工艺条件 (4) 2.3.1 温度 (4) 2.3.2 压力 (5) 2.3.3 水汽比 (5) 第三章工艺计算 (6) 3.1 基本工艺数据的确定 (6) 3.1.1水气比的确定 (6) 3.2中变炉一段催化床层的物料衡算 (7) 3.2.1 中变炉一段催化床层的物料衡算 (7) 3.2.2中变炉一段催化床层的热量衡算 (8) 3.2.3 中变一段催化剂操作线的计算 (11) 3.3中间冷凝过程的物料和热量计算 (12) 3.4中变炉二段催化床层的物料与热量衡算 (13) 3.4.1中变炉二段催化床层的物料衡算： (13) 3.4.2中变炉二段催化床层的热量衡算 (15) 3.4.3中变二段催化剂操作线计算 (16) 3.5 主换热器的物料与热量的衡算 (18)

年产30万吨合成氨工艺设计毕业论文

年产30万吨合成氨工艺设计毕业论文 目录 摘要........................................................................ I Abstract................................................................... II ...................................................................... IV 1 综述.................................................................. - 1 - 1.1 氨的性质、用途及重要性.......................................... - 1 - 1.1.1 氨的性质................................................... - 1 - 1.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用............................... - 1 - 1.2 合成氨生产技术的发展............................................ - 2 - 1.2.1世界合成氨技术的发展....................................... - 2 - 1.2.2中国合成氨工业的发展概况................................... - 4 - 1.3合成氨转变工序的工艺原理......................................... - 6 - 1.3.1 合成氨的典型工艺流程介绍................................... - 6 - 1.3.2 合成氨转化工序的工艺原理................................... - 8 - 1.3.3合成氨变换工序的工艺原理................................... - 8 - 1.4 设计方案的确定.................................................. - 9 - 1.4.1 原料的选择................................................. - 9 - 1.4.2 工艺流程的选择............................................. - 9 - 1.4.3 工艺参数的确定............................................ - 10 - 1.4.4 工厂的选址................................................ - 11 - 2 设计工艺计算......................................................... - 1 3 -