合成氨厂设计
年产19万吨合成氨合成工段初步工艺设计
合成氨是一种广泛应用于农业、化工、医药等领域的重要化工原料。
根据年产19万吨合成氨合成工段初步工艺设计，以下是一份工艺设计报告，为了保护设计者的利益，本文仅提供一部分内容。
一、工艺概述年产19万吨合成氨合成工段通过从天然气中提取氢气并与氮气在催化剂的作用下进行氨合成反应，得到合成氨产品。
该工艺采用了先进的床层式反应器系统，具有高效、稳定和可控性强的优点。
本工艺设计报告将对该工段的主要设备、流程和参数进行介绍和分析。
二、主要设备1.气体处理单元：主要包括气体压缩机、气体净化器和气体储罐等设备，用于对进入工段的天然气和纯净氮气进行预处理和储存。
2.反应器系统：主要包括催化剂床层反应器、冷凝器和分离器等设备，用于催化氢气和氮气反应生成合成氨，并进行产品分离和冷却。
3.工艺氨回收单元：主要包括氨切割器、热氮技术和氨回收器等设备，用于从反应器中回收未反应的氨气，并返回到催化剂床层反应器进行再次利用。
4.废气处理单元：主要包括废气处理装置和废气净化器等设备，用于对排放的废气进行净化处理，减少对环境的影响。
三、工艺流程1.天然气处理：将进入工段的天然气进行压缩处理，去除其中的杂质和硫化物等物质，然后储存在气体储罐中。
2.氮气制备：将氧气和氮气混合，通过特定的膜分离技术获取纯净氮气，用于后续反应过程中的氧气置换和稀释。
3.氢气制备：将从天然气中提取的氢气经过严格的纯化处理，去除其中的杂质和残留的气体，达到合成氨反应所需的纯度和浓度要求。
4.氨合成：在催化剂床层反应器中，将经过预处理的氢气和纯净氮气按一定的比例加入，通过催化剂的作用进行低温高压下的合成氨反应。
5.产品分离：将合成氨通过冷凝器进行冷却，然后进入分离器，从中分离出未反应的氮气和其他杂质，得到纯净的合成氨产品。
6.氨回收：将反应器中未反应的氨气通过氨切割器进行回收，然后经过热氮技术和氨回收器进行进一步处理，以便于再次利用。
7.废气处理：将反应过程中产生的废气经过废气处理装置净化处理，去除其中的有害物质和污染物，使其符合国家的排放标准。
年产18万吨合成氨厂合成工段工艺设计
年产18万吨合成氨厂合成工段工艺设计一、设计依据：计算基准按1000Nm 3新鲜原料气。
本工段计算中全部采用绝对压力，为简便计算，下文中的压力单位中“绝对”二字略去不写。
1、工艺流程：3、压力：①系统压力为30MPa ；②废热锅炉产蒸汽压力为2.5MPa ；③计算循环机进出口气体温升时，其进出口压差取2.5MPa ； ④系统压力降忽略不计。
4、温度：①新鲜气温度为35℃；②合成塔底进气温度190℃；③合成塔出口（至废热锅炉）气体温度约为320℃； ④废热锅炉出口气体温度195℃，进入合成塔前预热器； ⑤入水冷器气体温度80℃； ⑥水冷器出口气体温度为35℃；⑦废热锅炉进口软水温度约为122℃；⑧冷却水供水温度为30℃，冷却回水温度为40℃； ⑨进循环机气体温度28℃； ⑩氨库来源氨温度20℃。
塔前预热器去氢回收5、气体组成：①合成塔进出口气体中氨含量为3%； ②合成塔出口气体中氨含量为16.7%； ③循环气中H 2/N 2为3；④循环气中（CH 4+Ar ）含量为15%；⑤各气体组分在液氨中的溶解量忽略不计。
6、年操作日：285。
7、参考书：①《小氮肥工艺设计手册》 ②《合成氨工艺》二、物料衡算基准：1000Nm 3新鲜气为基准 1、 合成物料衡算：⑪、放空气体量V 1及其组成 V 1=15%0.38%)(1.21%1000+⨯=106Nm 3查手册查得35℃时，气相中平衡氨含量为：y*NH3=9.187%，取过饱和度为10%，则： y NH3=9.187%⨯（100%+10%）=10.11%y H2=%17.56%)15%11.10%100(43=--⨯ y N2=72.18%)15%44.10%100(41=--⨯%y CH4=15%%42.1138.0%21.1%21.1=+⨯y Ar =15%%58.3%38.0%21.1%38.0=+⨯所以放空气组成及其体积列表如下：（2）、氨产量V 4由气量平衡：V 2－V 0＝V 3－V 1－V 4 ① 由于氨合成时体积减少，故：Ｖ2－V 3＝V 4＋10.11%V 1 ② 式中：V 0——补充新鲜气 Nm 3 V 1——放空气体积 Nm 3 V 2——进入合成塔混合气体积 Nm 3V 3——出合成塔混合气体体积 Nm 3 V 4——冷凝成产品氨（液氨）的体积 Nm 3301000Nm V = 31106Nm V =由①、②解得：V4=31064.44121061011.1100021011.1Nm V V =⨯-=-（3）、合成塔出口气体3V 及其组成（进入循环机中氨含量控制在3%） 由氨平衡：1423%11.10%3%7.16V V V V ++= ③ 由③+②⨯3% 得：11443%3033.0%11.10%3%7.13V V V V V +++= 314393.3400%7.13%)3033.0%11.10(%)3%100(Nm V V V =+++=%05.1393.3400)64.44193.3400(%15)(%15)%(3434=-⨯=-⨯=+V V V Ar CH%69.52%)05.13%7.16%100(432=--⨯=H y %56.17%)05.13%7.16%100(412=--⨯=N y%93.9%38.0%21.1%21.1%05.134=+⨯=CH y%12.3%38.0%21.1%38.0%05.13=+⨯=Ar y%7.163=NH y（4）、合成塔进口气量及其组成由①得：30413229.3853100064.44110693.3400Nm V V V V V =+--=+--=%52.11%05.13)(234=⨯=+V V Ar CH y%48.85%52.11%3%100)(22=--=+N H y所以，%77.8%38.0%21.1%21.1%52.114=+⨯=CH y%75.2%77.8%52.11=-=Ar y%11.6443%48.852=⨯=H y %37.21%11.64%48.852=-=N y合成塔进口量及组成：2、水冷器物料衡算（1）、水冷器进口的物料同合成塔出口3V 相同 （2）、水冷器出口气体组成与放空气相同 设经水冷器后1标准立方气体中所含氨量为x 出水冷器体积：)%7.16%100(35x V V +-=因为35℃时气相平衡氨含量：%187.9*=a y ，取过饱和度为10%，则：1011.0%)10%100(%187.9*=+⨯=⨯δa y%11.10%100%)7.161(=⨯+-xx解得：%37.9=x3364.3151%)37.9%7.161(93.3400%)37.9%7.161(Nm V V =+-⨯=+-⨯=出水冷器冷凝下来的氨量=合成塔出口的氨量—水冷器出口的氨量=333.24963.31896.567Nm =-3、 冷交换器的物料衡算 （1）、冷交换器进口热气组成与放空气相同 其体积为：3564.304510664.3151Nm V =-=（2）、出口组成及体积 设出口温度为19℃。
年产五万吨合成氨合成工段工艺设计
合成氨是一种重要的化工原料，在农业、化肥、医药等领域具有广泛的应用。
年产五万吨合成氨合成工段的工艺设计需要确保生产效率、降低成本以及保护环境。
下面将介绍一种可能的工艺设计方案，并详细阐述其主要步骤和操作过程。
工艺设计方案：1.原料准备：气体原料包括天然气、汽油等，液体原料包括氨水和硫酸。
将气体原料经过净化处理后，与液体原料进行混合。
2. 混合反应器：将混合后的原料进入混合反应器中，进行催化合成反应。
合成反应通常使用铁催化剂，反应温度为400-500°C，压力为150-300 atm。
3.分离系统：将反应后的混合气体通过冷却器进行冷却，使其达到饱和水蒸气状态。
然后进入分离塔，其中含有若干个塔盘。
通过升温和降压，氨气和氮气分别从塔顶和塔底分离出来。
氨气经过冷凝器冷却，得到液氨产品。
4.副产物处理：除了氨气外，还产生了一些副产物，如甲烷、一氧化碳等。
这些副产物需要进行处理，如通过燃烧转化为二氧化碳和水蒸气。
5.产品处理：将液氨产品进行浓缩、脱水等处理，使其达到合适的纯度要求。
然后进行分装、储存和运输等环节。
在整个合成氨合成工段中，合成反应器是最关键的部分。
其选用合适的催化剂和反应条件，可以保证高效率、高选择性的合成氨反应。
此外，适当的分离系统和副产物处理方式，能够最大程度地回收和利用原料，减少能源消耗和环境污染。
整个工艺设计需要考虑到安全性、经济性和环境性能。
安全性方面，需要对原料进行严格的净化处理，防止催化剂中毒等问题的发生。
经济性方面，需要优化工艺参数，提高产量和纯度，降低生产成本。
环境性能方面，需要优化副产物处理方式，减少废气和废水的排放。
综上所述，年产五万吨合成氨合成工段的工艺设计需要综合考虑多个因素，包括催化剂的选择、反应条件的控制、分离系统的设计、副产物处理方式等。
只有通过优化这些环节，才能够实现高效、稳定、安全和环保的合成氨生产。
年产五万吨合成氨合成工段工艺设计
年产五万吨合成氨合成工段工艺设计一、引言合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、工业和化工等领域。
合成氨的生产工艺是通过氮气和氢气在一定条件下进行催化反应，生成氨气。
年产五万吨合成氨合成工段工艺设计是一个重要的工程项目，本文将对该工艺设计进行详细介绍。
二、工艺流程1. 原料准备：氮气和氢气是合成氨的原料，氮气主要来自空分设备，氢气主要来自蒸汽重整装置。
2. 原料净化：氮气和氢气需要经过净化处理，去除其中的杂质和水分，以保证反应的纯净度和稳定性。
3. 反应器设计：合成氨的反应器通常采用催化剂床层式反应器，反应器的设计需要考虑到反应条件、催化剂选择、温度控制等因素。
4. 热力平衡：合成氨反应是一个放热反应，需要进行热力平衡设计，确保反应器内温度的稳定。
5. 催化剂再生：催化剂在反应过程中会逐渐失活，需要定期进行再生或更换。
6. 产品分离：合成氨反应生成的氨气需要进行分离和纯化，得到符合工业标准的合成氨产品。
三、工艺参数1. 反应温度：合成氨反应的适宜温度为350-550摄氏度，需要根据具体情况进行调整。
2. 反应压力：合成氨反应的适宜压力为100-300大气压，过高或过低的压力都会影响反应效果。
3. 催化剂选择：常用的合成氨催化剂有铁、铑、铑铁等，需要根据反应条件选择合适的催化剂。
4. 原料比例：氮气和氢气的摩尔比需要按照化学方程式进行精确控制，以确保反应的充分进行。
5. 反应速率：合成氨反应的速率受到温度、压力、催化剂活性等因素的影响，需要进行精确的反应速率控制。
四、设备选型1. 反应器：合成氨反应器需要选择耐高温、耐压的材料制造，通常采用碳钢或不锈钢材料。
2. 分离设备：合成氨反应产生的氨气需要通过冷凝、吸附等方式进行分离，需要选择适宜的分离设备。
3. 催化剂再生装置：催化剂再生装置需要具备高温高压下的操作能力，通常采用氢气再生或空气再生的方式。
4. 热力平衡设备：合成氨反应需要进行热力平衡设计，需要选择适宜的换热器、冷凝器等设备。
「年产三万吨合成氨厂变换工段工艺设计」
年产三万吨合成氨厂变换工段工艺设计一、工艺流程概述1.原料准备：将天然气（主要是甲烷）与空气作为主要原料，通过气体净化系统去除其中的杂质、硫化物和水分。
2.原料配送：将净化后的天然气和空气分别输送至气体净化系统进行进一步的处理和分析。
3.变换反应槽：将净化后的天然气和空气通过压缩机压缩至一定压力后，经过暖气交换器加热至高温（约500-600℃），再进入变换反应槽。
4.变换催化剂：在变换反应槽中，使用催化剂（通常是高温高压下的铁-钴催化剂）促进N2和H2的反应。
反应生成的合成氨会随气流从反应槽中流出。
5.除气系统：将反应槽中的气体通过除尘器，冷却器和吸附剂等设备进行处理，去除其中的固体颗粒、水分和其他杂质。
6.合成氨回收：经过除气系统处理后的气体中仍含有未反应的氮气和氢气，通过压缩机再次压缩进入蒸馏塔。
在蒸馏塔中，根据不同的沸点，将氨气和氮气分离开来，再通过冷凝器冷凝为液态氨。
7.废水处理：在工艺过程中产生的废水会经过处理系统去除其中的有机物和杂质，以保证排放的废水符合环保要求。
二、设备布置和操作要点1.变换反应槽的设计要考虑到温度、压力和气体流动速度的控制。
同时，需要定期更换催化剂，以维持优良的反应性能。
2.除气系统中的设备要进行定期维护和清洁，确保其正常工作和去除气体中的杂质、固体颗粒和水分。
3.合成氨回收装置要根据产品质量要求设置合适的操作参数，例如蒸馏塔的温度和压力。
此外，冷凝器的冷却水流需要保持稳定，以确保气体顺利冷凝为液态氨。
4.废水处理系统应配置适当的物理和化学处理单元，如过滤器、沉淀池和生物处理等，以达到废水排放标准。
5.需要建立相应的安全措施，如设立监测系统，确保气体和液体在整个工艺中的安全运输和使用。
三、工艺控制和性能优化1.在变换反应槽中，可以通过调节供气比例、压力和温度等参数来控制合成氨的产率和选择性。
同时，也可以根据反馈控制系统监测和调整催化剂的性能。
2.除气系统中的设备可以通过监测气体的组成和温度、压力等参数，来调整操作参数，以达到满足产品质量要求的除气效果。
20万吨合成氨工厂毕业设计
年产20万吨合成氨厂工艺设计摘要氨的工业生产主要是利用氮气和氢气通过催化剂的催化而得到。
本设计是年产20万吨合成氨厂的工艺设计，但由于合成氨的整个生产工艺较长，细节问题较多，鉴于设计时间的紧迫，本设计主要对合成氨的主要工段——合成工段进行了工艺计算、设备选型，并绘制了全厂平面布置图、合成氨工艺流程示意图、合成工段带控制点工艺流程图、合成工段物料流程图、合成车间的立面图和平面图。
关键词：氨，催化剂，工艺，图Ammonia Plant Process of The Technological Designof 200,000 t Ammonia Per YearABSTRACTThe industrial production of ammonia is used mainly nitrogen and hydrogen through the catalyst to be obtained. The design of the annual output of 200,000 tons of synthetic ammonia plant process design, but because of the ammonia production process is longer, more details, in view of the urgency of the design time. The main design of the main section of ammonia-synthesis section of the technology, equipment selection, and the mapping of the entire plant layout map Ammonia Process Chart, Synthesis Process control point with the process flow chart Synthesis Process flowchart materials, synthetic workshop elevation and floor plans.KEY WORDS:ammonia ，catalyst ，technology ，chart目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 工程设计背景与发展状况 (1)1.1工程设计的背景 (1)1.2我国合成氨产业概况 (1)1.3我国合成氨需求现状及设计规模 (1)2 工程设计条件与总平面布置 (3)2.1工程设计条件 (3)2.1.1 原材料及辅助物料的资源条件 (3)2.1.2 公用工程概述 (3)2.1.3 劳动力资源条件 (3)2.2总平面布置 (3)2.2.1 总平面布置的基本原则 (3)2.2.2 总平面布置概述 (4)3 化工工艺设计 (7)3.1车间组成概述 (7)3.2车间生产综合叙述 (7)3.2.1 合成工段的概况及特点 (7)3.2.2 工作制度 (7)3.2.3 产品的主要技术规格及标准 (8)3.2.4 工艺流程叙述 (8)4 合成工段的工艺计算及设备选型 (10)4.1合成工段设计要求 (10)4.2合成工段物料衡算图 (10)4.3.1 物料衡算 (11)4.3.2 热量衡算 (24)4.3.3 主要设备的计算 (31)4.3.4 主要设备型号一览表 (45)5 安全生产及环境保护 (46)5.1环境保护与综合利用 (46)IV5.2劳动安全卫生 (46)致谢 (48)参考文献 (49)年产20万吨合成氨工厂工艺设计 11工程设计背景与发展状况1.1 工程设计的背景合成氨是化学工业中的一种重要的基础原料。
年产10万吨合成氨合成工艺设计
合成氨是一种重要的化学原料，广泛用于生产农药、肥料、染料、塑料等。
年产10万吨合成氨的合成工艺设计是一个复杂而重要的任务，下面我将简要介绍该设计。
1.原料和质量要求：合成氨的原料主要包括氢气和氮气，其中氢气的纯度要求大于99.9%，氮气的纯度要求大于99.99%。
同时，还需要考虑进口原料的安全运输和储存条件。
2.选择合适的合成工艺：常用的合成氨工艺包括海勒过程、普朗特-阿谷耳过程、卡尔费-波斯特过程和道尔顿法等。
根据不同的条件和需求，选择适合的合成工艺。
3.反应装置设计：反应装置是合成氨工艺的核心部分，一般采用催化剂床反应器。
设计时需要考虑反应器的尺寸、催化剂的选择、温度和压力的控制等因素，以确保合成氨反应的高效进行。
4.适当的温度和压力控制：合成氨的反应温度通常在300-450摄氏度之间，反应压力则在100-300兆帕之间。
温度和压力的控制对于合成氨生成率、选择率和产量等方面有着重要影响。
5.废热利用和能源消耗：设计过程中应考虑废热的利用和能源的消耗。
常见的做法包括采用余热锅炉进行废热回收、通过换热器进行能量的转移和节约等。
6.安全生产和环境保护：在工艺设计中，安全生产和环境保护是至关重要的。
需要加强对装置的安全设计和监控，采取相应的防爆措施和防火措施。
同时，合成氨生产工艺会产生一定的废水和废气，需要采取相应的处理措施，保护环境。
7.过程控制和自动化：为了实现稳定、高效的生产，需要引入先进的自动化设备和系统进行过程控制。
采用先进的仪表、自控设备和自动控制系统，实现对合成氨生产过程的自动控制和调节。
以上是年产10万吨合成氨合成工艺设计的一些主要内容。
当然，实际的工艺设计还需要详细考虑其他因素，如设备选型、物料流动和传热、工艺流程优化等。
希望以上内容对您有所帮助！。
最新年产30万吨合成氨工程设计
年产30万吨合成氨工程设计年产30万吨合成氨工程设计摘要氨是重要的基础化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。
合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。
本设计是以煤为原料年产三十万吨合成氨转变工序的设计。
近年来合成氨工业发展很快，大型化、低能耗、清洁生产均是合成氨设备发展的主流，技术改进主要方向是开发性能更好的催化剂、降低氨合成压力、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方面上。
设计采用的工艺流程简介：采用煤造气出来的半水煤气，通入变换炉，采用煤气冷激及蒸汽换热的方式，使半水煤气在催化剂的作用下大部分CO和水蒸气反应获得H2，使CO降到合格水平。
本设计综述部分主要阐述了国内外合成氨工业的现状及发展趋势，介绍了合成氨的各个工序流程。
工艺计算部进行了一氧化碳变换工序的物料衡算、热量衡算。
设备计算部分主要是高变炉催化剂用量的具体计算，以及热水塔和换热器的计算。
本设计的优点在于选择较为良好的厂址和原料路线，确定良好的工艺条件、合理的催化剂和能源综合利用。
关键词：合成氨,水煤气,变换目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1氨的性质、用途及重要性 (1)1.1.1氨的性质 (1)1.1.2氨的用途及在国民生产中的作用 (1)1.1.3产品世界产业状况 (2)1.2产品的市场需求预测 (2)1.3 产品价格分析 (3)1.4 项目内容 (3)1.4.1项目名称、地址、承办单位及性质 (3)1.4.2项目编制的依据和原则 (4)1.4.3项目背景 (4)1.5 原料的选择 (4)1.6 以煤为原料的合成氨厂总体流程选择 (5)1.7 常压气化主要工艺选择 (6)1.7.1 造气 (6)1.7.2 变换 (6)1.7.3 脱CO2 (7)1.7.4 净化 (7)1.7.5 合成氨 (7)1.7.6 结论 (7)1.8 项目意义 (8)第2章一氧化碳变换系统计算 (8)2.1 主要参数 (8)2.1.1参考操作指标 (8)2.1.2设计参数的规定 (10)2.2 中变炉工艺条件计算 (10)2.2.1中变炉一段出口温度t1的确定 (10)2.2.2中变炉生口温度2t'的确定 (12)2.2.3中变炉二段出口温度'2t的计算 (12)2.2.4出二段气体的组成含量 (13)2.2.5中变炉三段出口温度'3t的计算 (13)2.3中变炉的热量衡算 (15)2.3.1热量平衡量 (15)2.3.2喷淋水冷激段（一二段间） (16)2.3.3二段 (16)2.3.4喷水冷激段（二、三段） (16)2.3.5三段 (16)2.4 主热变换器的物热衡算 (16)2.4.1物料衡算 (16)2.4.2热量衡算 (17)2.5 低变炉工艺条件计算 (18)2.5.1低变炉出口温度t出计算 (18)2.5.2低变炉出口组成和量计算 (18)2.5.3热量衡算 (19)2.6 第一水加热器物热衡算 (19)2.6.1蒸汽露点温度115℃ (19)2.6.2第一热水塔出水绝热饱和温度ts (19)2.6.3物料衡算 (20)2.6.4热量衡算 (20)2.7 饱和塔的物热衡算 (21)2.7.1物料衡算 (21)2.7.2热量衡算 (21)2.8 热水塔的物料衡算 (22)2.8.1物料衡算 (22)2.8.2热量衡算 (22)2.8.3出热 (23)2.9 二水加热器的物热衡算 (24)2.9.1物料衡算 (24)2.9.2热量衡算 (24)2.9.3出热 (24)第3章公用工程设施 (25)3.1 公用工程方案 (25)3.2 给排水 (25)结论 (26)参考文献 (27)附录 A (28)附录 B (32)附录 C (33)附录 D (34)附录 E (35)附录 F (36)致谢 (37)第1章绪论1.1氨的性质、用途及重要性1.1.1氨的性质氨分子式为NH3，在标准状态下是无色气体，比空气轻，具有特殊的刺激性臭味。
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——424合成氨厂
设计组成员： 高 鹏（资料搜集、PPT制作） 周星法（平面设计图、部分设备图） 王有坤（化工计算） 张中锋（工艺图、部分设备图）
1
工厂设计包含的内容
基本建设程序与设计文件 厂址选择与平面设计 工艺设计 化工计算 设备选型 车间及管道布置 工程预算 安全防护与环境保护
2
总述
34
一段转化炉进行的主要反应为： CH4+H2O(g) → CO+3H2 CO+H2O(g) → CO2+H2 查[2]知，在t=822℃时，kpco=0.94135 （4）-（1）得 nH2=V-1355.54 （6） （6）-（2）得 n′H2O=1.2V-3866 （7）
35
故化简 nH2O=4363.5107-（1.19V1-3730.945） 得nH2O=8094.4557-1.19V （8） （3）-（1）得 nCO2= n′H2O+0.1V-1333.6 将（7）代入上式，可化简为 nCO2=1.3V-5199.6 （9）
合成氨工业以廉价的方式大规模的生产了 氨气，为工业、农业提供了稳定而充足的氨以 及非游离氮的来源，对于人类现代化有不可估 量的贡献 。 我们的合成氨厂计划年产30万吨，以天然 气为原料，通过二段转化法获得氢气，分离空 气获得氮气，在适当的条件下氮气与氢气化合 得到氨气。
3
（一）厂址选择与工厂平面设计
28
101-C换热器承载的热负荷为 Q1=H482℃-H1003℃ = -1046.8974×106 -（-877.9290×106） = -168.9684×106 kJ／h b、换热器102-C的热量衡算
29
换热器102-C出口气体统一基准焓（371℃）如下表：
组 分 ni kmol/h Hi kcal／kmol niHi kJ／h
14
3.合成氨工艺流程
15
16
升高温度、增大压强和使用催化剂有利 于加快该反应速度，而增大压强、降低温度 有利于平衡向合成氨方向移动。在生产中， 氨的合成以铁触媒为催化剂，压强控制在 20~50MPa之间，温度控制在500℃左右。通 过冷凝将氨气从合成塔分离出来以促进氨的 合成；并将为反映的氢气和氮气用循环压缩 机重新送入合成塔反应，以提高原料利用率。
31
3.一段转化炉的物料衡算
计算数据依据： 水碳比R=3.50 一段炉出口甲烷含量设计为10％ 一段转化炉出口温度：822℃ 一段转化炉出口压力：30.9Kg/cm3（表压） 物料衡算： 总碳流量：∑C=997.6+56×2+44.8×3+11.2×4+8.96×5 =1333.6kmol/h 水碳比：R=3.50 故加入水蒸汽量：nH2O=3.50×1333.6 =4667.6kmol/h
31．2439
1391.9528 17.7668 6248.4706 3764.0715 10012.5421
-12628.92
3259.72 2269.72
-1.6517×106
18.9935×106 0.1688×106 -197.7653×106
-53891.24
-849.1321×106 -1046.8974×106
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土地资源优势：基地处于丘陵地带，地形 平坦，地势开阔，利于建厂。 电力优势：2004年宁夏电网调装机容量达 366万千瓦，且基地规划建设的八大电网将 成为千万千瓦级火电基地。 政策优势：国家实施重点支持西部大开发 的整治措施，为工厂的发展提供了强有力 的支持。
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2.工厂平面设计
总平面布置原则：
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2.氢气造气工艺流程
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天然气中通常含有硫化氢，需要先脱硫 以便保护催化剂。然后在一段转化炉中甲 烷与水蒸气反应，生成氢气、一氧化碳， 并会残留10%甲烷。接着一段转化气进入二 段转化炉，并鼓入空气，继续甲烷的转换。 接下起来通过高低温变化将一氧化碳的含 量降低到0.3%左右。至此，可以获得反应 需要的氢气与氮气混合物。
满足工艺要求，尽可能保证生产线连续、 短捷和方便 充分利用场地条件，因地制宜，紧凑布局
注意防火等安全要求，各主要建筑与主干 道要有连接通道 注意与区域整体规划相协调
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生产车间设计成“T”字形，达到线性目的而又避 免形成一长条 办公楼、食堂等厂前区布置在生产区边缘，且位 于上风向位置 辅助消防车间靠近氢气造气车间，符合安全要求 各主要建筑与主干道之间留有通道，路面宽度满 足消防车辆顺利通过 绿化布置不影响生产生活的要求，并在生产区与 厂前区之间设置了绿化隔离带
厂址选择的一般原则： 遵守国家法律、法规
因地制宜、节约用地，尽量不占或少占耕 地和林地 注意资源的合理开发利用，节约能源和劳 动力，注意生态环境的保护 有利生产，方便生活，便于施工
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1.厂址选择： 宁夏灵武市宁东能源 重化工基地
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该地的优势：
天然气资源优势：该基地临近陕甘宁天然气田， 一期输气管线已建成。 水资源优势：该基地位于黄河东畔，2005年已 建成宁东供水工程。 交通优势：银川-青岛高速公路和307国道横贯 基地，大古铁路连接包兰、宝中与京包、陇海 线相连，银川河东机场距基地中心仅30公里。
CO
CO2 H2
809.9941
492.4522 3505.0608
-23959
-90454.66 2416.42
-18.9945×106
-186.4637×106 35.4542×106
CH4
N2 Ar 干气
31.2439
1391.9528 17.7668 6248.4706
-14165.80
2440.30 1719.16
21.7400
0.2000 4352.0377 3311.1548 7663.1925
0.4995
0.0046 100.0000
608.7200
8.0000 46056.7794 59600.7720 105657.5514
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2 二段转化炉的物料衡算 设计数据依据： 空气组成：N2：78%；O2：21%；Ar：1%； 补加蒸汽量为加入空气量的10%； 出口甲烷含量：0.5%； 出口压力：3.00Mpa； 出口温度：1003℃。 列元素平衡关系式（各未知数表示与一段转化炉相同）得： C平衡 440.3472+458.0490+435.2038=nCO+nCO2 +0.005V 化简为 1333.6=nCO+nCO2 +0.005V （1）
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2.换热器101-C、102-C的热量衡算
设计数据依据： 换热器101-C出口温度：482℃ 换热器102-C出口温度：371℃ a、换热器101-C的热量衡算 换热器101-C入口统一基准焓（1003℃）为： H1003℃ = -877.9290×106 kJ／h
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换热器101-C出口气体统一基准焓（482℃）如下表：
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O2平衡 0.5×4667.6=×(4667.6-n′H2O )+nCO +nCO2 化简为 2nCO2+nCO -n′H2O =0 （3） 出口总干气量： V=nCO2+nCO+nH2+nN2+nAr+nCH4 =nCO2+nCO+nH2 +21.74+0.2+0.1V 化简为 V=nCO2+nCO+nH2 +0.1V+21.94 （4）
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（三）设备选型
选型原则： 满足工艺要求 设备成熟可靠 尽量采用国产设备
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1.活塞式压缩机
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2.列管式换热器
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3.二段转化炉
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4.轴向冷激式氨合成塔
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（四）化工计算
化工计算是运用数学、物理和化学等基 础知识研究化工过程中物料和能量的相互 关系，是化工过程的基本计算，也是工艺 设计的核心。 化工计算包括工艺设计中的物料衡算、 能量衡算和设备选型及计算。
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1.转化段物料衡算
原料气（入加氢转化器天然气）组成如下表：
组 分 CH4 C2 H6 C3H8 C4H10
C5H12 N2 ∑干
mol（干）％ 89．00 5．00 4.00 1.00
0.80 0.20 100.00
kmol/h 996.80 56.00 44.80 11.20
8.96 2.24 1120．00
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由（1）×2-（3）可得 nCO=2667.2-0.2Vn′H2O （10） 将（7）代入（10）得 nCO=2667.2-0.2V1.2V+3866 化简为 nCO=6533.2-1.4V （11） 出口转化气中水蒸气量 nH2O=4667.6- n′H2O=4667.6+3866-1.2V
组 分 CH4 C2H6 mol（干）％ 83.2165 4.6713 kmol/h 997.6 56
C3H8 C4H10
C5H12 N2 H2 Ar 合 计
3.7371 0.9343
0.7474 1.8134 4.8632 0.0167 100.00
44.8 11.2
8.96 21.74 58.3 0.2 1198.8
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（二）工艺流程设计
工艺流程的设计要遵循以下原则： 安全性：工艺中不得存在安全隐患 先进性：技术上的先进和经济上的合理 可靠性：不能把不成熟的技术应用到工厂 设计中 因地制宜
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1.氮气造气工艺流程
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分离氮气是根据变压吸附原理，采用 高品质的碳分子筛作为吸附剂，在一定的 压力下，从空气中制取氮气。经过纯化干 燥的压缩空气，在吸附器中进行加压吸附、 减压脱附。由于空气动力学效应，氧在碳 分子筛微孔中扩散速率远大于氮，氧被碳 分子筛优先吸附，氮在气相中被富集起来， 形成成品氮气。