1、 1 年产 8 万吨合成氨合成工段设计 设计说明书 1 总论 氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位 ； 同时也是能源消耗的大户，世界上大约有 10 %的能源用于生产合成氨。氨主要用于农业 ,合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分约占 70 %的比例，称之为“化肥氨”；同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料，用于生产铵、胺、染料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料，这部分约占 30 %的比例 ,称之为“工业氨”。 世界合成氨技 术的发展经历了传统型蒸汽转化制氨工艺、低能耗制氨工艺、装置单系列
2、产量最大化三个阶段。根据合成氨技术发展的情况分析 , 未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变 , 其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期 , 改善经济性”的基本目标 , 进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发 1。 (1) 大型化、集成化、自动化 , 形成经济规模的生产中心、低能耗与环境更友好将是未来合成氨装置的主流发展方向。以 Uhde公司的“双压法氨合成工艺”和 Kellogg 公 司的“基于钌基催化剂 KAAP 工艺” ,将会在氨合成工艺的大型化方面发挥重要的作用。氨合成工艺单元主要以增加氨合成转化率 (提高氨净值
3、) ,降低合成压力、减小合成回路压降、合理利用能量为主，开发气体分布更加均匀、阻力更小、结构更加合理的合成塔及其内件 ； 开发低压、高活性合成催化剂 , 实现“等压合成”。 (2) 以“油改气”和“油改煤”为核心的原料结构调整和以“多联产和再加工”为核心的产品结构调整 ,是合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的有效途径。 实施与环境友好的清洁生产是未来合成氨装置的必然和惟一的选择。生产 过程中不生成或很少生成副产物、废物 ,实现或接近“零排放”的清洁生产技术将日趋成熟和不断完善。 提高生产运转的可靠性 ,延长运行周期是未来合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的必要保证。有利于“提高装置生产运转
4、率、延长运行周期”的技术 ,包括工艺优化技术、先进控制技术等将越来越受到重视。 1.1 设计任务的依据 设计任务书是项目设计的目的和依据： 2 产量： 80 kt/a 液氨 放空气（惰性气 Ar +CH4 ）： 17% 原料：新鲜补充气 N2 24%， H2 74.5 %， Ar 0.3%， CH4 1.2% 合成塔进出口氨浓度： 2.5%， 13.2% 放空气 :（惰性气 Ar +CH4 ） 17% 合成塔操作压力 32 MPa （绝压） 精练气温度 40 水冷器出口气体温度 35 循环机进出口压差 1.47MPa 年工作日 310 d 计算基准 生产 1t氨 1.2 概述 1.2.1 设计
5、题目：年产 8 万吨合成氨合成工段设计 1.2.2 设计具体内容范围及设计阶段 本次设计的内容为合成氨合成工段的设计，具体包括以下几个设计阶段： 1. 进行方案设计，确定生产方法和生 产工艺流程。 2. 进行化工计算，包括物料衡算、能量衡算以及设备选型和计算。 3. 绘制带控制点的工艺流程图 （ PID） 。 4. 进行车间布置设计，并绘制设备平立面布置图。 5. 进行管路配置设计，并绘制管路布置图。 6. 撰写设计说明书。 1.2.3 设计的产品的性能、用途及市场需要 (1) 氨的物化性能 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，一个体积的水能溶解 600 个体积的氨；标准状况下，一个体积水能溶解 1300 个体积的氨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 2。 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；
