1、前前 言言 本设计是年产 30 万吨合成氨转化、净化工段的设计。 设计说明书分两部分。 第一部分是综述，分九章讨论了氨的性质、用途及其在国民经济中的地位，合成 氨工业的现状及其发展趋势，现代大型氨长的生产特点，设计方案的论证，生产方法 的综述与选择，本设计主要工艺参数的论证与确定，生产工艺流程的评述与选择，合 成氨生产原理与本设计生产流程的叙述及本设计主要设备一览表。 第二部分是工艺设计计算，分别进行了消耗定额，返氢量的计算、天然气催化转 化的计算、CO 变换、气体净化、甲烷化过程的物料与热量衡算，换热器热负荷计算， 最后进行了设备计算-加压两段填料吸收塔工艺设计计算。 本设计附有转化、净化工
2、段带控制点的工艺流程图、CO2 吸收塔的装配图。 本设计选用 Kellogg节能型流程，具有能耗低、流程简单的特点。 2 目 录 第一章.综述 5 1.1 氨的性质、用途及其在国民经济中的地位 . 6 1.2 合成氨工业的现状及其发展趋势 6 1.3 现代大型氨厂的生产特点 8 1.4 设计方案的论证 8 1.4.1 原料的选择 9 1.4.2 原料的脱硫 9 1.4.3 造气 10 1.4.4 一氧化碳变换 12 1.4.5 CO2的脱除. 13 1.4.6 微量 CO、CO2的脱除 14 1.5 本设计主要工艺参数的确定与论证 15 1.5.1 水碳比 15 1.5.2 转化炉出口气甲烷含
3、量 15 1.5.3 转化压力 16 1.5.4 高低变换出口气中的 CO 含量. 16 1.5.5 脱碳后 CO2 残余含量 16 1.5.6 吸收、再生的温度、再生塔的水汽比及溶液组成 17 1.5.7 甲烷化炉入口温度 18 1.6 生产工艺流程的评述与选择 18 1.6.1 M.W 凯洛格公司 19 1.6.2 布朗公司 19 1.6.3 帝国化学公司（ICI） . 20 1.6.4 托普索（Hald Topse）公司 20 1.6.5 伍德（Uhde）公司 . 20 1.7 合成氨生产原理与本设计生产流程的综述 28 1.7.1 原料气的脱硫 28 1.7.2 烃类蒸汽转化 21 1
4、.7.3 CO 变换. 21 3 1.7.4 原料气中 CO2的脱除 22 1.7.5 甲烷化脱除微量的 CO 及 CO2. 23 第二章 工艺设计计算 . 34 2.1 设计依据： 34 2.2 消耗定额、返氢量的计算 34 2.2.1 计算条件： 35 2.2.2 计算变量 35 2.2.3 求解变量 35 2.2.4 计算 35 2.3 转化 38 2.3.1 一段转化炉物料衡算 38 2.3.2 二段炉物料、热量衡算 42 2.4 变换 50 2.4.1 高变物料、热量计算 50 2.4.2 低变炉物料、热量衡算 53 2.4.3 102-F 排水量计算. 56 2.5 CO2吸收塔原
5、料气系统物料衡算 58 2.5.1 计算条件： 58 2.5.2.计算 58 2.6 甲烷化 45 2.6.1 甲烷化炉的物料衡算 46 2.6.2 甲烷化炉热量衡算 47 2.6.3 校核 48 2.6.4 104-F 排水量的计算. 49 2.7 净化 66 2.7.1 本菲尔溶液循环量的计算 66 2.7.2 1103-F 排水量及回流水量的计算. 68 2.7.3 1110-C、1104-C 热负荷的计算. 72 2.7.4 吸收、再生系统的热平衡 57 2.8 换热器热负荷的计算 65 4 2.8.1 103-C 热负荷计算 65 2.8.2 104-C 热负荷计算 66 2.8.3
6、 1107-C 的热负荷 66 2.8.4 114-C 热负荷计算 86 2.8.5 144-C 热负荷计算 87 2.8.6 115-C 的热负荷计算 89 2.8.7 1115-C 热负荷计算 90 2.8.8 136-C 热负荷计算 92 第三章加压两段填料吸收塔设计 . 73 3.1 设计项目： 94 3.2 设计条件 94 3.3 设计计算 96 3.3.1 塔型设计 96 3.3.2 流体接触方式及喷淋 . 96 3.3.3 填料选择 96 3.3.4 上塔塔径计算 97 3.3.5 上塔填料高度计算 80 3.3.6 下塔塔径计算及下塔填料计算 82 3.3.7 校核计算 85 5 第第 1 1 章章 综综 述述 氮（N） ，是植物生长所必需的重要元素之一，空气的主要成分是氧和氮，其中氮 占 78%体积。但是大多数植物不能直接吸收这种游离态的氮，只有当氮与其他元素化 合以后， 才能为植物所利用， 这种使空气中游离态氮转变成化合态氮的过程， 称为 “氮 的固定” 。合成氨是固定氮的主要方法。 化肥是农作物增产的重要手段，对发展中国家尤其如
