【论文】合成氨合成工段开题报告

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毕业设计（论文）开题报告

题 目 学 院 班 级 学生姓名 开题日期

年产12万吨合成氨合成工段工艺设计

专 业 学 号 指导教师

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《年产12万吨合成氨合成工段工艺设计》开题报告

一、选题的背景与意义： 本课题是指导老师提高毕业生设计能力而选定的。希望通过此次课程设计让学生可以较好地把理论学习中的分散知识点和实际生产操作有机结合起来，得到较为合理的设计成果，达到课程设计训练的目的，提高学生分析和解决化工实际问题的能力。 氨是一种重要的含氮化合物。氮是蛋白质质中不可缺少的部分，是人类和一切生物所必须的养料；可以说没有氮，就没有蛋白质，没有蛋白质，就没有生命。大气中存在有大量的氮，在空气中氨占78％（体积分数）以上，它是以游离状态存在的。但是，如此丰富的氮，通常状况下不能为生物直接吸收，只有将空气中的游离氮转化为化合物状态，才能被植物吸收，然后再转化成人和动物所需的营养物质。把大气中的游离氮固定下来并转变为可被植物吸收的化合物的过程，称为固定氮。目前，固定氮最方便、最普通的方法就是合成氨，也就是直接由氮和氢合成为氨，再进一步制成化学肥料或用于其它工业。 通过该设计锻炼自己严谨科学的治学态度，将理论知识运用于实践中，发现差距，改进方法。我国是一农业大国，每年对化肥的需求位于世界第一，如何提高我国化肥的生产技术水平是我们化学工作者得任务之一。合成气是合成氨生产的最后一道工序也是整个生产中最为重要的一环，产率合成的好坏直接影响整个化肥的生产。 二、合成氨工业的发展趋势： 合成氨工业的发展趋势: ①原料路线的变化方向。煤的储量约为石油、天然气总和的10倍，自从70年代中东石油涨价后,从煤制氨路线重新受到重视,但因以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故,预计到20世纪末,世界大多数合成氨厂仍将以气体燃料为主要原料。②节能和降耗。合成氨成本中能源费用占较大比重，合成氨生产的技术改进重点放在采用低能耗工艺、充分回收及合理利用能量上，主要方向是研制性能更好的催化剂、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等。③与其他产品联合生产。合成氨生产中副产大量的二氧化碳，不仅可用于冷冻、饮料、灭火，也是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的原料。 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

三、课题研究内容及创新 设计条件： 1. 年产12万吨合成氨合成工段的工艺设计 2. 新鲜氮氢气组成：如下表 新鲜氮氢气组成 组成 体积% H2 73.26 N2 25.07 CH4 1.29 Ar 0.38 合计 100 3. 新鲜气体温度：35℃ 合成操作压力：30Mpa 水冷却器的冷却水温：27℃ 气体部位的温度和压力自定 设计目标：NH3 17%（体积） 注：以下各项在计算中可忽略不计： a.溶解液氨中的气体量；b.部分设备和管道的阻力；c.部分设备和管道的热损失 设计计算： 1.物料衡算 ：a.合成塔入口气组成; b.合成塔出口气组成; c.合成率计算; d.合成塔物料衡算 e.氨分离器物料衡算; f.冷交换器物料计算; g.液氨贮槽物料计算 2.能量衡算：a.合成塔能量衡算; b.废热锅炉热量计算; c.水冷器热量衡算; d.热交换器能量衡算 3.设备的选型与计算：a.合成塔催化剂层设计; b.废热锅炉设备工艺计算; c.热交换器设备工艺计算 特色： 该流程具有如下一些特征： ○1氨合成反应热未充分予以回收，用来副产蒸汽，或用来预热锅炉给水。 ○2流程简单，设备投资抵。 ○3放空气位置设在惰性气体含量最高，氨含量较低处以减少氨和原料气损失。 ○4循环机位于水冷器和氨冷器之间，适用于有油润滑往复式压缩机。 ○5新鲜气和循环气中油、水及杂质可通过氨冷器低温液氨洗涤后除去。 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

四、课题的研究方法： 由氮氢气压缩机送来的的新鲜气，在油分离器中与循环机来的循环气混合，除去气体中的油、水及其杂质。混合气进冷交换器上部换热管内，与冷交换器下部来的冷气体进行换热回收冷量，热气体被冷却，然后进入氨冷器。气体在管内流动，液氨在管外蒸发，由于氨大量蒸发吸收了混合气的热量，使管内气体进一步冷却，出氨冷器后的气液混合物，在冷交换器的下部用氨分离器将液氨分离。 分氨后的循环气上升至上部换热器壳程被热气体加热后出冷交换器。然后气体分两股进入合成塔，一股主线经主阀由塔顶进入塔内环隙，另一股副线经副阀从倒塔底进入塔内中心管，以调节催化剂床层温度。反应气体出合成塔进入水冷器，气体经水冷器冷却至常温，其中部分气氨被冷凝，液氨在氨分离器中分出。 为降低惰性气体含量，保持循环系统中一定量的惰性气体，循环气岀氨分离器后部分放空，然后进循环机增压后送往油分离器，从而完成一个循环。 冷交换器和氨分离器内的液氨，经液位调节系统减压后送往液氨贮槽。 合成塔 废热锅炉 热交换器 放 空 水冷器 油分离器 循环机 新鲜气 冷交换器 氨分离塔 驰放气 氨冷器 液氨储槽 合成氨工艺流程方框图 五、研究计划及预期成果： 第五周：接受设计任务，收集设计资料，领悟设计内涵； 第六周：制定设计方案，提交设计开题报告； 第七周—第十周：设计计算(包括物料衡算、热量衡算、主要设备的工艺 计算和设备选型等),数据，公式要运用正确，过程详实； 第十一周—第十二周：设计图纸绘制（包括带控制点的工艺流程图和关 键设备图），必须符合国家有关标准和工艺； 第十三周：编制说明书，说明书必须符合设计指导书的要求; 第十四周：毕业答辩。 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

六、参考文献： 1. 小合成氨厂工艺技术与设计手册(上册)，化学工业出版社，1994 2. 梅安华主编. 小合成氨厂工艺技术与设计手册. 下册 [M].1994 3. 郝晓刚等编著. 化工原理课程设计. 北京：化学工业出版社，2009 4. 陈甘棠主编.化学反应工程[M]. 第三版.北京：化学工业出版社.1990（11） 5. 陈五平主编，无机化工工艺学.第三版. 北京：化学工业出版社，1985 6. 司航主编.化工产品手册[M].第三版.北京：化学工业出版社. 7. 万家亮 曾胜年主编.分析化学[M].第三版. 北京：高等教育出版社.2001（6）． 8. 时 均等. 化学工程手册. 北京：化学工业出版社，1996 9. 赵国方. 化工工艺设计概论. 北京：原子能出版社，1990 10. 陈敏恒等. 化工原理，上下册. 北京：化学工业出版社，1985 七、指导教师评语： 签 名: 年 月 日 八、教研室审核意见 签 名: 年 月 日

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