产10万吨合成氨合成工段工艺设计

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1、年产10万吨合成氨合成工段工艺设计TheProcessDesignof100kt/aSyntheticAmmoniaProcess目录摘要IAbstractII引言1第一章文献综述11.1氨的基本用途21.2合成氨技术的发展趋势21.3合成氨操作条件的选择31.3.1压力41.3.2温度41.3.3空间速度51.3.4合成塔进塔气体组成51.3.5催化剂61.4设计条件71.5物料流程示意图8第二章物料衡算92.1合成塔入口气组成92.2合成塔出口气组成92.3合成率计算102.4氨分离器出口气液组成计算112.5冷

2、交换器分离出的液体组成142.6液氨贮槽驰放气和液相组成的计算152.7液氨贮槽物料衡算182.8合成循环回路总物料衡算19第三章能量衡算323.1合成塔能量衡算323.2废热锅炉能量衡算343.3热交换器能量衡算363.4软水预热器能量衡算373.5水冷却器和氨分离器能量衡算383.6循环压缩机能量衡算393.7冷交换器与氨冷器能量衡算413.8合成全系统能量平衡汇总43第四章热交换器的设计计算454.1热交换器的介绍及选型454.2热交换器设备的工艺计算条件454.3换热器的机械设计464.4设备规格总结49结论

3、51致谢52参考文献53附录54年产十万吨合成氨合成工段工艺设计摘要：本次设计任务为年产十万吨合成氨合成工段的工艺设计，氨合成工艺流程一般包括分离和再循环、氨的合成、惰性气体排放等基本步骤，上述基本步骤组合成为氨合成循环反应的工艺流程。其中氨合成工段是合成氨工艺的中心环节。新鲜原料气的摩尔分数组成如下：H273.25%，N225.59%，CH41.65%，Ar0.51%，合成操作压力为31MPa，合成塔入口气的组成NH3(3.0%)，CH4+Ar(15.5%)要求合成塔出口气中氨的摩尔分数达到17%。通过查阅相关文献

4、和资料，设计了年产十万吨合成氨厂合成工段的工艺流程，并借助CAD技术绘制了该工艺的管道及仪表流程图和设备布置图。最后对该工艺流程进行了物料衡算、能量衡算，并根据设计任务及操作温度、压力按相关标准对工艺管道的尺寸和材质进行了选择。关键词：物料衡算；氨合成；能量衡算50TheDesignof100kt/aSyntheticAmmoniaProcessAbstract:Thereare manytypesofAmmoniasynthesistechnologyandprocess,Generally,theyinclude

5、sammoniasynthesis,separationandrecyclinginertgasesEmissionsandotherbasicsteps.Combiningtheabovebasicstepsturnningintotheammoniasynthesisreactionandrecyclingprocess,inwhichammoniasynthesissectionisthecentralpartofasyntheticammoniaprocess.Thetaskofcurriculumdesig

6、nistheammoniasynthesissectionofanannualonehundredthousandtonssyntheticammoniaplant.Thecompositionoffreshfeedgasis:H2(73.77%),N2(24.56%),CH4(1.27%),Ar(0.4%)thetemperatureis35℃,theoperatingpressureis31MPa,theinletgascompositionoftheReactoris:NH3(3.0%),CH4+Ar(15.7

7、%),itRequiresthemolefractionofammoniareachedsto16.8%ofoutletgasofsynthesisreactor.Byconsultingtherelevantliteratureandinformation,wedesignedtheammoniasynthesissectionofanannualonehundredthousandtonssyntheticammoniaplant,withthehelpofCADtechnologywedesignedpipin

8、gandinstrumentdiagramandequipmentlayout.Finally,wedidthematerialbalanceaccountingandtheenergybalanceaccountingoftheprocess,alsoweselectedpipingsizeandmaterialaccordingtothed