1、 毕毕 业业 设设 计计（论论 文文） (冶金化工系冶金化工系) 题题 目目 年产年产 10 万吨万吨合成氨的合成氨的生产生产工艺设计工艺设计 - I - 目录 摘要. - 1 - 关键词：氮气 ；氢气；合成氨；氨合成塔 . - 1 - 前言前言. - 2 - 第一章 概述. - 3 - 1.1 1.1 氨的发现与合成氨的发现与合成 . - 3 - 1.2 1.2 氨的性质和用途氨的性质和用途 . - 3 - 1.2.11.2.1 氨的性质氨的性质 - 3 - 1.2.2 1.2.2 氨的用途氨的用途 . - 4 - 1.3 1.3 合成氨生产的进展合成氨生产的进展 . - 4 - 1.4 1
2、.4 合成氨工业的特点合成氨工业的特点 . - 5 - 1.4.11.4.1 与能源工业关系密切与能源工业关系密切 - 5 - 1.4.21.4.2 农业对氮肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力农业对氮肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力. - 5 - 1.4.3 1.4.3 农用氮肥耗氨量大，利润率不高农用氮肥耗氨量大，利润率不高 - 5 - 1.4.1.4.4 4 工艺复杂，技术密集工艺复杂，技术密集 . - 6 - 1.4.51.4.5 适宜大规模生产，对装置的可靠性、稳定性要求高适宜大规模生产，对装置的可靠性、稳定性要求高. - 6 - 第二章 合成氨的基本原理及工艺流程 - 7 -
3、2.12.1 合成氨的基本原理合成氨的基本原理 - 7 - 2.2 2.2 合成氨的工艺流程合成氨的工艺流程 . - 7 - 2.2.1 2.2.1 合成氨的原料合成氨的原料 - 7 - 2.2.2 2.2.2 氨的制备方法氨的制备方法 - 8 - 2.2.32.2.3 原料气的制备与净化原料气的制备与净化 - 9 - 2.2.4 2.2.4 氨合成的工艺流程氨合成的工艺流程 . - 15 - 2.3 2.3 合成氨的工艺操作条件合成氨的工艺操作条件 - 18 - 2.3.12.3.1 催化剂催化剂 . - 18 - 2.3.2 2.3.2 温度温度 - 20 - 2.3.3 2.3.3 压力
4、压力 - 20 - 2.3.4 2.3.4 空间速度空间速度 . - 22 - 2.3.5 2.3.5 合成塔进口气体组成合成塔进口气体组成 . - 22 - 第三章第三章 合成氨的主要设备合成氨的主要设备 . - 24 - 3.1 3.1 氨合成塔氨合成塔 - 24 - 3.1.13.1.1 合成塔的结构特点合成塔的结构特点 - 24 - 3.2 3.2 列管式石墨换热器列管式石墨换热器 . - 25 - 3.3 3.3 压缩机压缩机 . - 26 - 第四章第四章 工艺计算工艺计算 . - 27 - 4.14.1 合成氨塔的物料衡算合成氨塔的物料衡算 . - 27 - 4 4.2.2 合成
5、氨塔的热量衡算合成氨塔的热量衡算 . - 31 - 致 谢 . - 33 - 参考文献 - 34 - - 1 - 摘要 氮肥生产是现代化学工业中的一个重要部门,而氮肥生产主要环节是合成氨. 除了制成化肥用于农业外,合成氨生产在工业、国防和改善人民衣食住行各个方 面均占有重要地位。20 世纪初，开发成功了三种固定氮的方发：电弧法、氰氨 法和合成氨法。其中合成氨法能耗最低。1913 年工业上实现了氨的合成以后， 合成氨发展很快。30 年代以后，合成氨法已成为固定氮的主要方法。 本设计是以氮气和氢气为原料，用合成法制备氨气的。文章中介绍了氨气的 产生、发展、用途和行业特点，还介绍了氨气的合成方法、原
6、理、工艺参数、工 艺流程以及主要设备等，并对其进行了物料衡算和能量衡算等。同时优化了工艺 流程，选择了最适宜的工艺参数和合成设备，并展望了合成氨的发展前景。 关键词：氮气 ；氢气；合成氨；氨合成塔 济源职业技术学院毕业设计（论文） - 2 - 前言前言 随着人们对能源的开发和利用，世界范围内呈现资源紧缺的局面，能源价格 不断上涨。目前大型氨厂的产量占世界合成氨总产量的 80%以上。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，合成氨反应式：N2+3H2=2NH3。其反应式是在高温高压的条件下直 接合成的。 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。为满足氨量日 益增长的需求，除再新建若干大型合成氨厂外，另一重要环节就是充分挖掘老企 业的潜力， 经济合理地对原装置进行技术改造， 以达到提高生产能力， 增加产量， 降低能耗，提高经
