产3000吨合成氨厂合成工段工艺设计毕业设计.docVIP

继续教育学院 毕业设计（论文） 题 目 年产3000吨合成氨厂合成系统工艺设计 专 业 化学工程与工艺 姓 名 学 号 指导教师 起讫日期 2011年2月21日-2011年5月26日 年产3000吨合成氨厂合成系统工艺设计 摘 要 氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。合成氨工业是基础化学工业之一。其产量居各种化工产品的首位。氨本身是重要的氮素肥料除石灰氮外，其它氮素肥料都是先合成氨，然后加工成各种铵盐或尿素。合成氨的生产主要分为原料气的制取原料气的净化与合成。合成工段是指精炼气反应生成氨气与氢气，从而进一步生产氨产品。本设计是生产3000吨合成氨的工艺计算。 本设计工艺计算部分是对合成塔、水冷器、冷交换器、一级氨冷器、二级氨冷器的物料和热量衡算。主要设备计算部分是合成塔与冷交换器的外筒强度计算，里面包括筒身强度计算、主要螺栓强度计算、大顶盖强度计算、电热器盖及其螺栓强度计算。设计中，在混合气体中的气氨未冷凝时，采用分压叠加法，即先算出高压下真实分子热容，再换算为平均分子热容，在有气氨冷凝时，因处于氨饱和区内，则采用压力校正法，即先算出常压下平均分子热容，再换算为高压下平均分子热容。关键词：合成塔冷交换器精炼气合成氨  目录 摘 要 I 第一章 设计项目 1 第二章 前言 2 2.1合成氨的用途 2 2.2合成氨的性质 2 2.3合成氨的工艺流程 3 2.4发展前景 5 第三章 工艺设计说明书 7 3.1 产品用途、原料规格要求 7 3.2 设计任务书及本设计主要工艺技术指标 7 3.3 主要公式、物性数据来源及计算公式 8 3.4 环保及安全要求 10 第四章 设计计算书 11 4.1 物料衡算 11 4.2 热量衡算 19 4.3 主要设备工艺计算 33 第五章 小结 75 参考文献 76 致 谢 77 附录 78 ① 合成塔装配图 78 ② 带控制点的工艺流程图 78 第一章 设计项目 设计项目名称：3000吨型合成氨厂合成系统工艺和设备设计 工艺设计条件： 1物料衡算 计算基准：1000标准立方米精炼气 热量衡算 计算基准：1000标准立方米精炼气 小时氨产量：680 Kg 基准温度：0℃ 液氨的焓：采用《氮气工作者手册》中的数据 高压混合气体平均分子热容计算方法： 本设计中，在混合气体中的气氨未冷凝时，采用分压叠加法，即先算出高压下真实分子热容，再换算为平均分子热容，在有气氨冷凝时，因处于氨饱和区内，则采用压力校正法，即先算出常压下平均分子热容，再换算为高压下平均分子热容。因此两种方法的计算结果是有出入的。有时，在同一设备中会有处于和不处于氨饱和区的几种气体同时出现，为了避免采用两种不同的热容计算法而引起误差，就统一采用压力校正法(如冷交换器等）。 主要设备工艺计算 计算基准：每小时氨产量680Kg，结合VSH-XB版设备复核进行。 前言 1合成氨的用途 合成氨工业是基础化学工业的重要组成部分，有十分广泛的用途。氨可生产多种氨肥，如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵等；还可生产多种复合肥，如磷肥等。氨也是重要的工业原料。基本化学工业中的硝酸、纯碱及各种含氮无机盐；有机工业各种中间体，制药中磺胺药，高分子中聚纤维、氨基塑料、丁氰橡胶、冷却剂等[1]。国防工业中三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纤维等.合成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。 合成工段在合成氨生产是最后一道工序，将前面工序送来的合格气体合成氨，作为工业原料供后产品工序使用。 2.合成氨的性质氨是无色气体,有刺激性恶臭味。分子式NH3。分子量17.03。相对密度0.7714g/l。熔点-77.7℃。沸点-33.35℃。自燃点651.11℃。蒸气密度0.6。蒸气压1013.08kPa(25.7℃)。蒸气与空气混合物爆炸极限16～25%(最易引燃浓度17%)。氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性,0.1N水溶液PH值为11.1。 液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火,难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。与硫酸或其它强无机酸反应放热,混合物可达到沸腾。不能与下列物质共存:乙醛、丙烯醛、硼、卤素、