年产15万吨液氨合成工段工艺设计(毕业设计)
(完整版)年产12万吨合成氨合成工段的工艺毕业设计
年产12万吨合成氨合成工段的工艺引言液氨称为无水氨，是一种无色液体。
具有强烈刺激性气味，极易气化为气氨。
相对密度0.667g/cm,相对分子质量17.03，沸点-33.33℃，溶点-77.7℃，爆炸极限为15.7%—27%（体积分数），液氨在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，容易挥发。
合成氨是化学工业的基础，也是我国化学工业发展的重要先驱。
其产量居于各种化工产品的首位，同时是能源消耗的大户。
氨产品分为农业用氨和工业用氨两大类。
农业用氨主要用于生产尿素、硝铵、碳铵、硫酸铵、氯化铵、磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸磷肥等多种含氮化肥产品。
用于生产尿素和碳铵的消费量约占合成氨总消费量的75%，用于生产硝铵、氯化铵等其他肥料的合成氨约占合成氨总消费量的15%；工业用氨主要用于生产硝酸、纯碱、丙烯腈、己内酰胺等多种化工产品，占总消费量的10%。
合成氨生产的原料在20世纪末是以气体燃料和液体燃料为主。
近年来，固体原料的比重大幅上涨。
合成氨传统生产方法是在低温下将空气液化并分离制取氮，氢气则由电解水制取或在高温下将各种燃料与水蒸气反应制得。
由于这两种制氢法能耗大，成本高，因此未能在工业中得到应用，因此，迫切需要改进生产工艺，降低成本，提高经济效益。
世界合成氨的技术发展经历了传统型蒸汽转化制氨工艺阶段、低能耗制氨工艺阶段、装置单系列产量最大化阶段。
未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变，其技术发展将会紧紧围绕“降低生产成本、提高运行周期、改善经济性”的基本目标，进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发。
第1章概述1.1 研究背景1.1.1 氨的性质①物理性质常温常压下，氨是一种具有特殊刺激性气味的无色气体，有强烈的毒性。
空气中含有0.5%（体积分数）的氨，就能使人在几分钟内窒息而死。
在0.1MPa、-33.5℃，或在常温下加压到0.7到0.8MPa，就能将氨变成无色液体，同时放出大量的热量。
万吨年合成氨合成工段工艺设计毕业设计
万吨年合成氨合成工段工艺设计毕业设计四川理工学院毕业设计 9万吨/年合成氨合成工段工艺设计四川理工学院材料与化学工程学院摘要氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位。
氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础。
氨的合成主要有脱硫、转化、净化、合成几个工段。
合成氨合成工段的设计，原料采用氮气和氢气，以合成塔为主要设备，在氨冷器、水冷器、气—气交换器、循环机、分离器、冷凝塔等辅助设备的作用下制得液氨，工艺条件为：A201为催化剂，480℃，31Mpa。
本设计进行了物料衡算，热量衡算，设备选型计算。
关键词：合成工艺参数衡算设备计算-Ⅰ-ABSTRAmmonia is one of the most important basic chemical products in the world，Its output of various kinds of chemicals rank first in the world. Ammonia mainly used in agriculture and synthetic ammonia is the basis of nitrogen fertilizer industry. Ammonia synthesis is mainly from the four sections of desulphurization, conversion, decontamination, and synthesis. With using nitrogen and hydrogen as materials and synthesis converter as main equipment, under the action of the auxiliary equipments of ammonia air conditioning, water-cooling device, gas to gas exchanger, circulator, separator, and condenser and so on, in the end, the design of the ammonia synthesis section makes ammoniacalliquor, The process conditions are determined as following:A201 as catalyst, 480℃，31Mpa .The design is be designed to material balance, heat balance and calculation of Devices type.KEY WORDS:synthesis process parameter balance calculation of Devices-Ⅱ-目录第一部分绪论 (1)1.1氨的性质及其在化工生产中的地位 (1)1.2合成氨的发展历程 (1)1.3技术规格 (2)1.3.1原材料技术规格 (2)1.3.2产品技术规格 (2)1.3.3危险性物料主要物性表 (3)1.4合成原理 (3)1.5工艺条件 (4)1.6工艺流程 (4)1.6.1工艺流程图 (4)1.6.2流程简述 (5)1.6.3工艺特点 (5)第二部分工艺设计计算 (7)2.1计算依据 (7)2.2物料衡算 (7)2.2.1合成塔进入塔气气量计算 (7)2.2.2氨分离器气液平衡计算 (8)2.2.3冷交换器气液平衡计算 (10)2.2.4液氨储槽气液平衡计算 (11)2.2.5液氨贮槽物料计算 (13)2.2.6合成系统物料计算 (14)2.2.7合成塔内物料计算 (16)2.2.8水冷器物料计算 (16)2.2.9氨分离器物料计算 (17)2.2.10冷交换器物料计算 (17)2.2.11氨冷器物料计算 (18)2.2.12冷分离器物料计算 (20)2.2.13液氨储槽物料计算 (21)2.2.14物料衡算结果汇总 (23)2.3热量衡算 (26)2.3.1冷交换器热量计算 (26)2.3.2氨冷器热量计算 (28)2.3.3循环机热量计算 (30)2.3.4合成塔热量计算 (31)2.3.5废热锅炉热量计算 (33)2.3.6热交换器热量计算 (34)2.3.7水冷器热量计算 (35)2.3.8氨分离器热量计算 (36)- Ⅲ -2.3.9中置锅炉产生蒸汽量的计算. 372.3.10合成系统温度计算示意图.. 38 第三部分设备设计及选型校核 (39)3.1 主要设备选型计算 (39)3.1.1 废热锅炉设备工艺计算 (39)3.2.1冷交换器设备工艺设计及校核424.1 主要设备选型汇总表 (55)设计综述 (56)参考文献 (57)- Ⅳ -第一部分绪论1.1氨的性质及其在化工生产中的地位合成氨的化学名称为氨，氮含量为82.3%。
合成氨毕业设计论文
合成氨毕业设计论文【篇一：毕业论文合成氨】目录前言 (2)第一章总论 (3)1.1生产方法论述 (4)1.2氨合成催化剂的使用 (5)第二章氨合成工艺 (5)2.1氨合成工艺流程叙述 (5)2.2主要设备特点 (6)2.2.1氨合成塔(r1801) (7)第三章冷冻工艺流程说明 (8)3.1冷冻工艺流程叙述及简图 (9)第四章自动控制 (10)4.1控制原则 (10)4.2 仪表选型 (10)第五章安全技术与节能 (11)5.1 生产性质及消防措施 (11)5.1.1生产性质 (11)5.1.2消防措施 (11)5.2节能措施 (12)参考文献 (13)致谢 (14)前言在常温常压下，氨是有强烈刺激臭味的无色气体，氨有毒，且易燃易爆，空气中含氨0.5％，在很短时间内即能使人窒息而死，含氨0.2％，在几秒钟内灼烧皮肤起泡，含氨0.07％，即会损伤眼睛。
氨的燃点150℃，在空气中的爆炸范围为16％～25％（体积）。
在标准状态下氨的密度0.771克/升，沸点－33.35℃，熔点（三相点）－77.75℃，气态氨加热到132.4℃以上时，在任何压力下都不会变成液态，此温度称为氨的临界温度。
氨极易溶于水，在常温常压下1升水约可溶解700升氨，氨溶于水时放出大量的热氨易与许多物质发生反应，例如：在催化剂的作用下能与氧反应生成no与co2反应生成氨基甲酸铵，然后脱水生成尿素。
4nh3?5o2?4no?6h2o2nh3?co2?nh4coonh2 （氨基甲酸铵）nh4coonh2?co(nh2)2?h2o氨还可与一些无机酸（如硫酸、硝酸、磷酸）反应，生成硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵等。
除了化肥工业以外，氨在工业上主要用来制造炸药和化学纤维及塑料。
氨还可以用作制冷剂，在冶金工业中用来提炼矿石中的铜、镍等金属，在医药工业中用做生产磺胺类药物、维生素、蛋氨酸和其他氨基酸等。
氨是在1754年由普利斯特里（priestly）加热氯化铵与石灰而制得。
年产15万吨合成氨精制工段工艺设计
文献综述毕业论文名称：年产25万吨合成氨精制工段工艺设计院系：化生系专业年级09化工班姓名：蒋晓霄指导教师：前言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，特别是对农业生产有重要意义。
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。
同时，氨也广泛用于化学纤维和塑料等工业中，亦常用作制冷剂。
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。
合成氨生产源于20世纪初德国等人的研究。
1912年在德国建成了日产30t的合成氨工厂。
我国合成氨生产始于20世纪30年代，新中国成立后，化肥工业得到迅速发展，70年代后，随着石油天然气工业的迅速发展和农业发展的需要，相继从外国引进大型合成氨装置，现在已形成大中小合成氨厂相结合的工艺布局。
从技术上讲，我国合成氨工业已迈进了世界先进行列，生产操作高度自动化，生产规模大型化，热能综合利用合理，技术经济指标先进。
在原料方面，已从单一煤炭发展到煤粉、天然气、轻油、重油多种原料。
我国自行研究和制造的各种催化剂，已具备良好的性能。
随着工业的发展，我国的合成氨将有更大的发展。
1 合成氨概述1.1 氨的性质1.1.1 氨的物理性质氨为无色气体，具特有的强烈刺激性气味。
密度0.771g/L(标准状况)，比空气轻。
沸点-33.35℃，高于同族氢化物PH3、AsH3，易液化。
熔点-77.7℃。
液氨密度0.7253g/cm3，气化热大，达23.35kJ/mol，是常用的致冷剂。
极易溶于水，20℃时1体积水能溶解702体积NH3。
充满NH3的烧瓶做喷泉实验后得到的稀氨水约为0.045mol/L。
用水吸收NH3时要用“倒放漏斗”装置以防倒吸。
液氨是极性分子，似水，可发生电离。
也能溶解一些无机盐如NH4NO3、AgI。
空气中允许NH3最高含量规定为0.02mg/L，若达0.5％则强烈刺激粘膜，引起眼睛和呼吸器官的症状。
年产15万吨合成氨装置设计
第一章总论一、指导思想化工设计是政治、经济和技术紧密结合的一门科学技术。
化工设计在新厂建设，老厂改造挖潜中具有极其重要的作用，也可以说设计是生产的先导，是科研成果转化为工业化大生产的必经途径。
因此，设计质量的好坏，对化工行业的发展影响极大，一定要在思想上充分的重视。
有关化工设计方面的知识和技能，不仅对专门从事化工设计的人员需要学习和掌握，而且对从事化工生产、科学实验和技术管理方面的人员，也同样需要具备。
因此，化工工艺专业的学员一定要掌握化工设计方面的基础知识。
从教学出发对学生进行化工设计方面的基本训练，有助于培养学生综合运用理论知识，联系生产实际，提高分析和解决问题的能力，有助于提高学生的运算技巧和设计绘图的能力，当然设计能力的培养和深化，有赖于更多的实践，只有通过实践，积累经验，才能培养思维、想象和创造的能力，才能促进设计能力的不断提高。
总之，经过初步训练，具有一定的化工工艺设计能力后，在生产、基建、科研和管理等方面，一定会发挥出重要的作用。
二、设计依据1、毕业设计是以设计者深入现场收集的数据，掌握所设计项目的生产程序。
2、以毕业设计任务书和化工工艺专业课本及参考书为依据。
三、设计规模及操作制度1、设计规模：年产15万吨合成氨装置。
2、操作制度：根据化工生产的特点，采用四班三倒轮换操作。
3、生产制度：根据设备的大、中、小修及偶然事故的发生，年生产日一般为330天左右。
大修：20天 3年|次（一般）中修：7天 1年|次小修：1～5天（经常）4、发展规划：向年产30万吨合成氨发展。
四、主要原料来源、数量及组成主要原料气为新鲜气：1、生产原料：合成氨用的氢氮混合气规格：压力为320大气压（表压）成份：按气体体积百分数H2=74.63% N2=24.87% （CH4+A r）=0.5%2、消耗定额氢氮混合气：2800m3∕吨氨河水： 62吨∕吨氨锅炉用化学净水：7.5吨∕吨氨电：130千瓦∕小时吨氨五、辅助原料来源、组成及数量来源：来自水、气及其它副产品。
年产15万吨液氨合成工段工艺设计
液氨是一种重要的工业原料，广泛应用于化工、冶金、医药等领域。
在液氨的合成工艺设计中，需要考虑反应器的选择、催化剂的选择与效果、溶液的制备与处理、反应温度与压力控制等因素。
1.反应器的选择
液氨的合成反应通常使用催化剂进行，因此需要选择适合的反应器。
常见的反应器包括固定床反应器、压力固定床反应器和循环沉降床反应器。
根据工艺需要和经济效益，选择适当的反应器类型。
2.催化剂的选择与效果
常用的液氨合成催化剂主要有铁系和铼系催化剂。
选择合适的催化剂
可以提高反应效率和选择性。
催化剂的活性、稳定性、寿命和成本等因素
需要考虑。
3.溶液的制备与处理
液氨的合成需要合适的溶液，常用的载体物质是纳米氧化铝或硅胶。
溶液的制备要考虑物料的配比、混合方式、反应温度和压力等因素。
4.反应温度与压力控制
液氨合成反应是一个放热反应，根据催化剂的特性和工艺要求，需要
控制反应温度。
同时，根据反应平衡控制压力，提高反应速率和转化率。
5.杂质的处理
液氨合成反应中，常见的杂质有水、氮气和氢气。
这些杂质会影响反
应速率和催化剂的活性。
因此，需要考虑杂质的处理方式，如脱水、吸附
等方法。
以上是液氨合成工段工艺设计的一些关键要点。
根据具体工艺流程和工艺要求，可以进一步详细设计，并考虑实际的生产条件和成本等因素进行综合考虑，确保工艺的稳定性和经济性。
年产万吨合成氨变换工段工艺设计终稿
Abstract：This design was mainly for the synthetic ammonia plant shift conversion section.The technological process used the middle temperature changefirst ，and then used the low temperature change .Process calculation mainly included material balance, energy balance and equipmentselection.
变换过程需在高温高压使用催化剂条件下进行，因此变换工序是合成氨生产的高成本工序,其成本降低对合成氨成本的降低有重要意义。
1．3
1.
我国的氮肥工业自20世纪50年代以来,不断发展壮大,目前合成氨产量已跃居世界第一位,已掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨、尿素的技术,形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。目前合成氨总生产能力为5000万吨/年左右[3],氮肥工业已基本满足了国内需求,在与国际接轨后,具备与国际合成氨产品竞争的能力,今后发展重点是调整原料和产品结构,进一步改善经济性。
年产15万吨合成氨初步设计说明书
十五万吨合成氨工艺初步设计说明书项目名称：二十万吨合成氨工艺设计2013.01目录前言 (4)第一章总论 (5)1.1项目建设依据 (5)1.2项目建设范围 (5)1.3主要设计原则 (5)1.4设计特点 (6)1.5设计标准 (6)第二章项目可行性论证 (7)2.1项目背景 (7)2.1.1研究背景 (7)2.1.2项目建设的意义 (7)2.2 市场预测 (7)2.2.1国内外市场现状与预测 (7)2.2.2价格分析 (8)2.3.原料路线 (8)2.3.1原料选择 (8)2.3.2原料来源 (9)2.4产品结构 (10)第三章工艺技术方案 (11)3.1工艺技术方案的选择 (11)3.2生产工艺简介 (11)3.2.1工艺简介 (11)3.3.2项目产品及建设规模 (11)第四章环境保护 (12)4.1环保治理措施 (12)4.1.1“三废”处理 (12)4.1.2噪声处理 (12)4.1.3绿化情况 (13)4.2环境可行性及评价结论 (13)第五章通风和空气调节 (14)5.1设计依据 (14)5.2设计范围 (14)5.3设计方案 (14)5.3.1通风要求 (14)5.3.2通风设计 (15)第六章电气 (16)6.1设计原则 (16)6.2防雷、防静电 (16)第七章消防 (17)7.1 消防系统 (17)7.2消防实施 (17)7.2.1室内消防设施 (17)7.2.2室外消防设施 (18)7.2.3管材及接口 (18)7.3消防排水 (18)7.3.1排水方式 (18)7.3.2管材及接口 (18)第八章劳动卫生安全 (19)8.1职业安全卫生事故分类 (19)8.1.1火灾、爆炸 (19)8.1.2噪声及振动 (19)8.1.3机械伤害 (19)8.1.4触电事故 (19)8.1.5高空坠落 (19)8.2职业安全卫生主要设施 (19)第九章储运与物流 (21)9.1原料仓储 (21)9.2产品仓储 (21)9.3包装及装卸搬运方案 (21)9.4运输过程注意事项 (21)9.4.1运输事故预防措施 (21)9.4.2 产品泄漏应急处理方案 (22)9.4.3 已造成损害的处理方案 (22)前言合成氨与硫酸和纯碱一样是世界上较为重要的基础化学品之一。
液氨的合成工艺设计
课程设计题目液氨的合成工艺设计学院化学化工学院专业化学工程与工艺班级 2学生学号指导教师化学工程系课程指导小组二〇一二年一月十日学院化学化工学院专业化学工程与工艺学生崔江丽学号20100010081设计题目液氨的合成工艺设计一、课程设计的内容本文使用氢气和氮气为主要原料合成了液氨，探讨了反应时间、反应温度、配料比、催化剂的选择以及合成塔等条件对合成结果的影响，并对制备的目标化合物进行了表征。
主要内容为年产15万吨液氨的合成工艺设计。
通过物料衡算和能量衡算，确定关键设备的选型和材料，绘制出工艺流程图、对生产过程中的安全技术、综合利用提出了合理的要求，并进行可行性分析。
二、课程设计的要求1.查阅国内外的相关文献不得少于5篇，完成课程设计任务。
2.独立完成给定的设计任务后编写出符合要求的课程设计说明书，要求工艺设计合理，将研究、开发的技术及过程开发的成果与过程建设、经济核算衔接起来；绘制出必要的设计图纸3. 综合应用化学工程和相关学科的理论知识与技能，分析和解决实际问题。
4. 完成课程设计的撰写。
三、文献查询方向及范围1．利用学校的清华同方数据库、万方学位论文全文数据库、ScienceDirect、ACS(美国化学学会)数据库查询液氨在应用化学中的应用等中英文文献与硕博论文。
2．主要参考文献［1］CHEN Guan-rong, et al. (陈冠荣等). Chemical Industry Encylopedia(化工百科全书)(11) [M].Beijing(北京): ChemicalIndustry Press(化学工业出版社). 1996.［2］Gaura Jiri. Aromatic sulfonyl chlorides [P]. CS: 219 703, 1985.［3］Youngjun Park, Hyun Ho Shin, Yong Hae Kim. Convenient one–［4］北京大学研究中心.世界文明百科全书.山西:太原出版社,1992.［5］刘俊兰. 以煤为原料的合成氨工艺选择[J]. 化学工业与工程技术,2000,21(4):16.［6］赵忠祥. 氮肥生产概论.北京:化学工业出版社.1995.目录1前言 (1)1.1液氨的性质、用途及其价格 (1)1.2液氨生产历史及发展背景 (2)1.3液氨的国内知名生产厂家及价格 (4)2工艺设计 (5)2.1合成液氨的原则流程 (5)2.2合成液氨的带控制点的工艺流程及概述 (6)2.3合成液氨的工艺条件 (7)3可行性分析 (9)3.1工艺的可行性分析 (9)3.1.1液氨合成的基础理论 (9)3.1.2液氨合成的催化剂 (11)3.1.3液氨合成工艺条件的选择 (12)3.1.4液氨废气回收 (12)3.2经济可行性分析............................................................................................ .. (13)结论 (16)参考文献 (17)附录 (19)1前言1.1液氨的性质、用途及其价格液氨为无色气体,有刺激性恶臭味。
年产13万吨合成氨项目变换工段工艺设计大学论文
本科毕业设计设计题目：年产13万吨合成氨项目变换工段工艺设计（CO进口27.4%）学院：化学与化工学专业：化学工程与工艺摘要氨是无机化工业的重要原料，合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地位，氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个非常重要的部分。
本设计是以煤为原料年产十三万吨合成氨工艺设计，主要阐述了国内外合成氨工业的现状及发展趋势以及工艺流程、参数的确定和选择，论述了建厂的选址；介绍了氨变换工序的各种流程并确定本设计全低变的流程。
工艺计算部分主要包括转化段和变换段的物料衡算、热量衡算、平衡温距及空速计算。
设备计算部分主要是高变炉催化剂用量的具体计算，并根据设计任务做了转化和变换工序带控制点的工艺流程图。
关键词：合成氨、变换工序、全低变AbstractAmmonia is an important raw material of inorganic chemical industry, synthetic ammonia industry occupies a very important position in the national economy, ammonia and ammonia processing industry has become a very important part of the modern chemical industry.The design is based on coal as raw material with an annual output of one hundred and thirty thousand tons of synthetic ammonia process design,Mainly describes the identification and selection of current situation and development trend of synthetic ammonia industry at home and abroad, and process parameters, discusses the construction site；introduces the process of ammonia transformation process and to determine the design of all low temperature shift process. Process calculation of material balance consists of conversion and conversioncalculation, heat balance, balance temperature distance and velocitycalculation. Equipment calculation part is mainly calculated variablefurnace catalyst, process flow diagrams and the transformation andtransformation process with the control points according to the design task.Key words:Synthetic ammonia, commutation process, the low-temperature shift process第一章总论1.1 设计项目年产13万吨合成氨项目变换工段工艺设计（CO进口27.4%）1.2 产品介绍1.2.1 氨的物化性质氨（英语：Ammonia，或称氨气、阿摩尼亚或无水氨，分子式为NH3）是一种无色气体，有强烈的刺激气味。
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河南大学化工学院毕业设计说明书题目年产15万吨液氨合成工段工艺设计系别化学工程系专业班级二零零八级化工班学生姓名王长胜指导教师姚鹏二零一零年六月三日摘要本合成氨工段设计与传统流程相比，具有节能低耗的特点，通过设计两个串联的氨冷器，在低压下，既减少了动力消耗，又保证了合成塔入口氨含量的要求。
关键词：合成氨，节能低耗，氨冷器Abstract（Times New Roman粗体小二号，居中，段前102磅，段后12磅，另起页）内容（首行缩进2字符，Times New Roman体小四号）Keywords：（Times New Roman粗体小四号：Times New Roman体小四号，3~5个词或词组，逗号分隔，结束不用标点，段前距12磅）目录第一部分说明书----------------------------------------------------3 第一章概述-------------------------------------------------------- -----------3 第二章原材料及产品主要技术规格-----------------------------------------4 第三章危险性物料主要物性表-----------------------------------------------5 第四章生产原理及流程简述--------------------------------------------------5 第五章主要设备的选择与计算-----------------------------------------------5 第六章原材料及动力消耗-----------------------------------------------------6 第七章生产分析及三废排量--------------------------------------------------7 第八章存在问题及建议--------------------------------------------------------7 第九章主要参考书目-----------------------------------------------------------7 第十章工艺设计计算书--------------------------------------------------------8 第二部分物料衡算和热量衡算----------------------------------------------8 第三部分设备的选型与计算------------------------------------------------27 第四部分带主要控制点的工艺流程图--------------------------------- --46第一部分说明书第一章概述1-1 工段的概况及特点：1．设计依据：本设计按照系下达设计任务书进行编制，参照河南心连心化肥厂的现场生产，以及中国五环化学工程总公司（原化工部第四设计院），和石油化工部化工设计院的有关资料设计而成。
2．设计规模及特点：本工段生产液氨，生产能力为15万吨液氨/年，与传统流程相比较，具有节能低耗的特点，通过设计两个串联的氨冷器，在低压下，既减少了动力消耗，又保证了合成塔入口氨含量的要求；现具体起来如下：（1）循环机位置：本工段设置在氨分离系统后，合成塔之前，从而充分利用循环机压缩功，提高进合成塔温度，减少冷量消耗，降低氨冷器负荷，同时提高进塔压力，提高合成率，而进循环机的氨冷量较低，避免了塔后循环机流程容易带液氨而导致循环机泄漏。
（2）反应热回收的方式及利用：这涉及到废热锅炉的热量利用几合成塔塔外换热器如何科学设置的问题，废热锅炉的配置实际上是如何提高反应热的回收率和获得高品位热的问题，本设计选择塔后换热器及后置锅炉的工艺路线，设置塔后换热器使废热锅炉出口气体与合成塔二进气体换热，充分提高合成塔二进温度，相应提高了合成塔二出温度，进废热锅炉的气体温度为360度，副产1.3兆帕的中压蒸汽，充分提高回收热量品位。
（3）采用“二进二出”合成流程：全部冷气经合成塔环隙后进入热交换器，可使合成塔体个点温度分布均匀，出口气体保持较低温度，确保合成塔长期安全稳定运行，与循环机来的冷气直接进入热交换器相比，使热交换器出口温度增大。
进入水冷的气体温度降低意味着合成余热回收率高和水冷负荷低。
（4）水冷器、氨冷器的设置：水冷后分离液氨再进行冷交，氨冷有利于降低后续氨冷的负荷，边冷却边分离液氨，即提高了液氨的分离效果，又避免了气液两相流的存在，通过设置两氨冷器的冷凝充分解决了低压下，水冷后很少有氨冷凝下来的矛盾，达到了进一步冷却，保证合成塔入口氨冷量的要求。
（5）补充气及放空点位置设置：补充气设置在冷交的二次入口，以便减少系统阻力，并通过氨冷进一步洗脱微量二氧化碳和一氧化碳及氨基甲酸等杂质，有利于保护触媒防止管道和设备堵塞。
放空点设置在冷交换器和氨分离器之间，氨分后有效气体浓度较低，惰性气体含量较高，有利于降低新鲜气单耗。
（6）新型设备的使用：①离心式循环压缩机离心式循环压缩机用于合成工段，能避免油污渗入循环气，提高合成气质量，从而可不设油分离器降低能耗，对于本工段选用冷激式内件，要求合成气质量较高，无油压缩机更为合适，离心式循环压缩机还具有运行时间长的特点，经江苏宜兴化肥厂资料表明，无油压缩机与注油压缩机相比较平均使用寿命可延长十倍。
②冷交换器分离器为外向型旋流板，上部换热器为列管换热器和下部氨分离器，将热气体在进入氨冷器前用冷气体进行冷却换热，以回收冷气体的冷冻量，使入氨冷器的热气体预冷却，从而节省冷冻量，同时分离经氨冷后含氨混和气中的液氨，安徽淮南化工公司发表与《小氮肥》杂志上的有关资料表明，该设备节能降耗显著。
3．三废治理及环境保护：①放空气弛放气送氢回收系统，先用洗涤塔回收几乎全部氨，制成浓氨水，再回收大部分氨送入高压机压缩后制氨既可以避免氨气进入大气，与放空气作燃料相比又更合理经济。
②废物集中处理达到国家排放标准后排放。
4．生产制度：每年操作日330天，三班连续操作。
第二章原材料及产品主要技术规格（一）原材料技术规格：第三章危险性物料主要物性表第四章流程简述由氮氢气压缩机送来的35℃～45℃的新鲜气，与放空后经冷交换器来的循环气混合，而后温度被降至20℃，进入氨冷器Ⅰ。
气体管内流动，液氨在管外蒸发，由于氨大量蒸发吸收了混合气的热量，使管内气体进一步被冷却至0℃左右，为降低氨冷器Ⅰ负荷，进入氨冷器Ⅱ继续冷却至-15℃左右，出氨冷器后的气液混合物，在冷交换器的下部用分离器将液氨分离，分离出的液氨进入液氨贮罐，分氨后的循环气上升至上部换热器壳程被热气体加热至22℃后出冷交换器，然后，气体经循环压缩机，补充压力至15兆帕，由合成塔的下部进入层间换热器，移走第二绝热床反应热，冷气体升温进入第一绝热床进行合成反应，再入第一、二绝热床空间（冷激器）由185度左右的冷气体作冷激气原与出第一绝热床的反应气体混合降温到385度左右，混合后气体进入第二绝热床进行合成反应，气体氨净值升高，出第二绝热床气体进入层间换热器，移走热量，使冷气升温，热气体降温后进入第三绝热床进行合成反应，气体氨含量增加到16.5﹪，再经塔内下换热器将热量移走，后进入沸热锅炉，副产1.3Mpa蒸气。
换热产生蒸汽后进入循环器加热器一次出塔气体至160℃，本身温度降至112℃左右进水冷器被冷却产生部分液氨，温度降至35℃，混合气液进氨分离器，分离液氨，分离的液氨去液氨罐贮存，出氨分离器的气体则部分放空，放空气去氢回收装置，放空后的循环气经冷交换器降温至17℃与新鲜气混合，继续下一循环。
液氨产品易蒸发，有强烈刺激性气味，对人的消化系统和呼吸系统都造成伤害，与空气混合后遇火会爆炸，应密闭贮存，管道输送，尽可能避免泄漏。
第五章主要设备的选择与计算1.主要设备的选择计算见计算部分的设备选型2.设备一览表（见后）3.设备的选定说明：合成塔内件合成塔的选择主要是触媒筐和塔内换热器，本着节约自身的水电和冷冻量消耗同时提高氨合成反应热的回收品位和利用率本设计触媒筐选用三段绝热冷激间冷式内件。
三段绝热冷激间冷式内件有如下特点：1）高效节能冷激-间冷式内件是托普索节能型氨合成塔内件基础上开发的一种高效节能型内件，氨净值高；2）生产能力大；3）床层间复合换热；4）节约管材；5）便于催化剂还原。
装填A106型合成塔催化剂，此种催化剂具有良好的抗毒性能，低温高活性，较好的热稳定性特点。
第六章原材料及动力消耗（一）原材料消耗（二）动力消耗注：消耗定额以每吨合格液氨产品计第七章生产分析及三废排量（一）生产控制分析方法第八章存在问题和意见催化剂的装卸问题由于第二段反应床与第三段反应床采用中间换热器，床层催化剂不能从顶部装卸，为解决此问题，建议在换热器下面的筒体上开一至二个装卸孔。
通过这次设计达到了锻炼的目的，学会了用计算机网络和图书馆查阅、收集、整理资料，并运用工具书解决实际问题，能够在老师的指导下独立处理一些设计中遇到的困难，同时进一步加强了对计算机编辑和绘图功能的学习和运用。
当然设计中还存在一些问题需要进一步加强学习。
这次设计的顺利完成还得益姚鹏老师和其他老师、同学的大力支持，在此一并感谢。
第九章主要参考书目《物理化学（上、下）》天津大学物理化学教研室编，高等教育出版社出版，1993年6月第三版《化工工艺设计手册（上、下）》国家医药管理局编，化学工业出版社，1986年6月第一版《小合成氨厂工艺技术与设计手册（上、下）》，梅安华主编，化学工业出版社《化工工艺设计技术概论》，扬国荣编《小氮肥》，1998-2000年各期《化工设计通讯》，1990-1995年各期《化工计算》，葛家华编《化工原理（上、下）》，天津大学化工原理教研室主编《合成氨》，陈五平主编《化工热力学》，张联科编《氮肥工艺设计手册—理化数据》，石油化学工业部化工设计院编，石油化学工业出版社出版第十章 工艺设计计算书一、设计要求：年工作日：330天；系统工作压力：15MPa 精练气组成（％）：H 2 72.76,N 2 25.92,CH 4 0.98,Ar0.34 合成塔进气（％）：NH 3 2.5,CH 4+Ar 15;出气，NH 3 16.5 水冷器出口温度：35℃ 设计裕度：10％二、工艺流程图：第二部分 物料计算和热量计算1.3物料计算：1.3.1合成塔入口气组分： 入塔氨含量：y 5NH3=2.5％;入塔甲烷含量：y 5CH4=15.00％x0.98/（0.98+0.34）x100％=11.136％； 入塔氢含量：y 5H2=［100-（2.5+11.136+3.864）］x3/4x100％=61.875％； 入塔氩含量：y 5Ar =15.00x0.34/（0.98+0.34）x100％=3.864％； 入塔氮含量：y 5N2=［100-（2.5+11.136+3.864）］x1/4x100％=20.625％入塔气组分含量（％）2.合成塔出口气组分：以1000kmol 入塔气作为基准求出塔气组分， 由下式计算塔内生成氨含量：M NH3=M 5(y8NH3-y 5NH3)/(1+y 8NH3)=1000(0.165-0.025)/(1+0.165)=120.172kmo出塔气量:M8=入塔气量—生成氨含量=1000-120.172=879.828kmo出塔氨含量：y8NH3=16.5％出塔甲烷含量：y8CH4=(M5/M8)xy5CH4=(1000/879.828)x11.136％=12.657％出塔氨含量：y8Ar=(M5/M8)xy5Ar=1000/879.828x3.864％=4.392％出塔氢含量：y8H2=3/4(1-y8NH3-y8CH4-y8Ar)x100％=3/4(1-0.165-0.12657-0.043921)x100％=49.838％出塔氮含量：y8N2=1/4(1-0.0165-0.12657-0.04392)x100％=16.612％1.3.3合成率：合成率=2M/［M5(1-y5NH3-y5CH4-y5Ar)］x100％NH3=2x120.172/［1000(1-0.025-0.11364-0.03964)］x100％=29.133％1.3.4氨分离器气液平衡计算：L NH3=m NH3/［1+(V/L)xK NH3］=0.032066KmolL CH4= m CH4/［1+(V/L)xK CH4］=0.000187 KmolL Ar=m Ar/［1+(V/L)xK Ar］=0.000023 KmolL H2=m H2/［1+(V/L)xK H2］=0.000208 KmolL H2=m N2)/［1+(V/L)xK N2］=0.000077 KmolL总= L(NH3)+ L(CH4)+ L(Ar)+ L(Ar)+ L(H2)+ L(N2)=0.032559 Kmol分离气体量：V=1-L=1-0.032559=0.967441 Kmol；计算气液比：（V/L）＇=0.967441/0.032559=29.713;误差［（V/L）-（V/L）＇］/（V/L）=（29.85-29.713）/29.85X100％=0.46％，结果合理从而可计算出液体中各组分含量：液体中氨含量：x NH3=L NH3/L=0.03266/0.032559x100％=98.48％液体中氩含量：x Ar=L Ar/L=0.000023/0.032559xIOO％=0.07％液体中甲烷含量：x CH4=L CH4/L=0.00185/0.032559x100％=0.57％液体中氢含量：x H2=L H2/L=0.000208/0.032559x100％=0.64％液体中氮含量：x N2=L H2/L=0.000077/0.032559x100％=0.24％氨分离器出口液体含量分离气体组分含量：气体氨含量y NH3=［m NH3-L NH3］/V=(0.165-0.02066)/0.967441x100 ％=13.410％气体甲烷含量y CH4=［m CH4-L CH4］/V=(0.12657-0.00185)/0.967441x100 ％=13.064％气体氩含量y Ar=［m Ar-L Ar］/V=(0.04392-0.000023)/0.967441x100 ％=4.537％气体氢含量y H2=［m H2-L H2］/V=(0.49838-0.000208)/0.967441x100 ％=51.494％气体氮含量y N2=［m N2-L N2］/V=(0.11654-0.000077)/0.967441x100 ％=17.163％1.3.5冷交换器气液平衡计算：出口液体甲烷含量x CH4=y CH4/ K CH4=0.11136/74.585x100％=0.149％出口液体氨含量x NH3=y NH3/ K NH3=0.025/0.02522 x100％=99.110％出口液体氩含量x Ar=y Ar/ K Ar=0.03864/72.725 x100％=0.053％出口液体氢含量x H2=y H2/ K H2=0.61875/133.32 x100％=0.464％出口液体氮含量x N2=y N2/ K N2=0.20625/93.966 x100％=0.149％1.3.6液氨贮槽气液平衡计算：由于氨分离器液体和冷交换器出口分离液体汇合后进入液氨贮槽经减压后溶解在液氨中的气体会解吸，即弛放气;两种液体百分比估算值，即水冷后分离液氨占总量的白分数.G％=（1+y5NH3）x(y8NH3-y NH3分)/(( y8NH3- y5NH3)x(1- y NH3分))=[(1+0.025）x（0.165-0.13741）]/ [（0.165-0.025）x（1-0.13741）]x100％=23.418％水冷后分离液氨占总量的23.418％冷交，氨冷后分离液氨占总量的76.582％.液氨贮槽入口1Kmol液体计算为准，即L0=1Kmol，入口液体混合后组分含量：m(0i)=L(15)xX15i+L16xX16i= G％x L0x X15i+(1- G％)xX16i=0.23418x X15i+0.76582 X16i混合后入口氨含量：m0NH3=0.23418x0.9848+0.76582x0.9911=0.98962混合后入口甲烷含量:m0CH4=0.23418x0.0057+0.76582x0.00149=0.002476混合后入口氩含量:m0Ar= 0.23418x0.0070+0.76582x0.00053=0.00057混合后入口氢含量：m0H2=0.23418x0.0064+0.76582x0.00464=0.005052混合后入口氮含量：m0N2=0.23418x0.0024+0.76582x0.00224=0.002277当热t=17℃平衡计算得，平衡常数P=1.568MPai0i i出口液体氨含量：L NH3=m0NH3/[(1+(V/L)xk NH3]=0.989/(1+0.0275x0.598)=0.972999 Kmol出口液体甲烷含量：L CH4=m0CH4/ [ 1+(V/L)xk CH4]= 0.002476/(1+0.0275x170)=0.000436Kmol出口液体氩含量：L Ar=m0 Ar/ [ 1+(V/L)xk Ar ]=0.00057/(1+0.0275x540)=0.000036 Kmol出口液体氢气含量：L H2=m0H2/[ 1+(V/L)xk H2 ]=0.005052/(1+0.0275x575)=0.003 Kmol出口液体氮气含量：L N2=m0N2/ [ 1+(V/L)xk N2 ]=0.002277/(1+0.0275x620)=0.000126 Kmol L(总)=0.973897,V=1-0.973897=0.026103Kmol(V/L)＇=V/L=0.0268,误差(0.275-0.0268)/0.0275=2.4％当V/L=0.025时L NH3=0.974432Kmol, L CH4=0.000472KmolL Ar=0.000039Kmol, L H2=0.000328 KmolL N2=0.000138 Kmol V=1-L(总)=0.024591(V/L)＇=V/L=0.024591/0.975409=0.0251误差(0.025-0.0252)/0.025x100％=0.4％出口液体组分含量：出口液体氨含量：x NH3=L NH3/L=0.974432/0.975409x100％=99.8998％出口液体甲烷含量：x CH4=L CH4/L=0.000472/0.975409x100％=0.048％出口液体氩含量：x Ar=L Ar/L=0.000039/0.975409x100％=0.004％出口液体氢气含量：x H2=L H2/L=0.000328/0.975409x100％=0.0336％出口液体氮气含量：x N2=L N2/L=0.000138/0.975409x100％=0.0141％液氨贮槽出口液氨组分（％）出口弛放气组分含量：弛放气氨含量：y NH3=(M0NH3-L NH3)/V=(0.98962-0.97443)/0.024591x100％=61.784％弛放气甲烷含量：y CH4=(M0CH4-L CH4)/V=(0.00248-0.000472)/0.02459x100％=8.15％弛放气氩含量：y Ar=(M0 Ar-L Ar)/V=(0.00057-0.000039)/0.024591x100％=2.15％弛放气氢气含量：y H2=(M0H2-L H2)/V=(0.005052-0.000328)/0.024591x100％=19.21％弛放气氮气含量：y N2=(M0N2-L N2)/V=(0.002277-0.000138)/0.024591x100％=8.698％出口弛放气组分含量1.3.7液氨贮槽物料计算：以液氨贮槽出口一吨纯液氨为基准折标立方米计算液氨贮槽出口液体量L(19)=1000x22.4/(0.998998x17)=1318.969m３其中NH3 L(19NH3)=L(19NH3)xX(19NH3)=1318.969x99.8998﹪=1317.647 m３CH4 L(19CH4)=L(19CH4)xX(19CH4)=1318.969x0.0484﹪=0.638 m３Ar L(19Ar)=L(19Ar)xX(19Ar)=1318.969x0.004﹪=0.053 m３H2 L(19H2)=L(19H2)xX(19H2)=1318.969x0.0336﹪=0.053 m３N2 L(19N2)=L(19N2)xX(19N2)=1318.969x0.0141﹪=0.186 m３液氨贮槽出口弛放气（V/L）=0.025V(20)=0.025xL(19)=0.025x1318.969=32.974 m３其中NH3 V(20NH3)=V(20NH3) × y(20NH3)=32.974x61.874﹪=20.373 m３CH4 V(20CH4)=V(20CH4) × y(20CH4)=32.974x8.149﹪=2.687m３Ar V(20Ar)=V(20Ar) × y(20Ar)=32.974x2.159﹪=0.712 m３H2 V(20H2)=V(20H2) × y(20H2)=32.974x19.21﹪=6.334 m３N2 V(20N2)=V(20N2) × y(20N2)=32.974x8.698﹪=2.868 m３液氨贮槽出口总物料=L(19)+ V(20)=1318.969+32.974=1351.943 m３液氨贮槽进口液体：由物料平衡，入槽总物料=出槽总物料，L(21)=L(19)+V(20)=1351.943 m３入口液体各组分含量计算:L(21i)= L(19i) + V(20i)其中 NH3 L(21NH3)=1317.647+20.373=1338.020 m３CH4 L(21CH4)=0.638+2.687=3.325 m３Ar L(21Ar)=0.053+0.712=0.765 m３H2 L(21H2)=0.443+6.334=6.777m３N2 L(21N2)=0.186+2.868=3.054 m３入口液体中组分含量核算,由m´(0i)=L(21i)/L(21):入口液体中氨含量m´(0NH3)=1338.02/1351.943x100﹪=98.97﹪入口液体中甲烷含量m´(0CH4)= 3.325/1351.943x100﹪=0.246﹪入口液体中氩含量m´(0Ar)= 0.765/1351.943x100﹪=0.057﹪入口液体中氢气含量m´(0H2)= 6.777/1351.943x100﹪=0.501﹪入口液体中氮气含量m´(0N2)= 3.045/1351.943x100﹪=0.226﹪入口液体中组分含量m´(0i)≈ M´(0i)1.3.8合成系统物料计算:根据物料平衡和元素组分平衡求V补,V放,V入,V出：循环回路中氢平衡：V补y H2补=V放y H2放＋V弛y H2弛+3/2V放y NH3放+3/2V弛y NH3弛+3/2L NH3┉┉┉┉┉┉①循环回路中氮平衡:V补y N2补=V放y N2放＋V弛y N2弛+1/2V放y NH3放+1/2V弛y NH3弛+1/2L NH3 ┉┉┉┉┉┉②循环回路中惰性气体平衡: V补(y CH4放+y Ar放)=Ｖ弛(y CH4放+y Ar放)+V弛(y CH4弛+y Ar弛) V补(0.0098+0.0034)=V放(0.12938+0.4493)+32.944(0.08149+0.02159)0.01332 V补=0.17431 V放+3.39587┉┉┉┉┉┉③循环回路中惰性气体平衡:V出y NH3-V入y NH3入=V放y放+V弛y NH3弛+L NH30.165V出-0.025V入=0.13741V放+ 32.974 x 0.61784 + 1317.647┉┉┉┉┉┉④循环回路中总物料体平衡: V入=V出+ V补- V放- V弛- L NH3= V出+ V补－V放-32.974-1317.647┉┉┉┉┉┉⑤联立①②③④⑤各式解得：V放=201.475 m３; V补=2917.8 m３; V出=9998.906 m３; V入=11364.61 m31.3.9合成塔物料计算：入塔物料：Ｖ5=11364.610 m3NH3V5NH3=11364.61 x 2.5﹪=284.115m3CH4 V5CH4=11364.61 x 11.136﹪=1265.563m3Ar V5Ar=11364.61 x 3.864﹪=439.129m3H2 V5H2=11364.61 x 61.875﹪=7031.852m3N2 V5N2=11364.61 x 20.625﹪=2343.951m3合成塔一出，二进物料，热交换器，冷气进出物料等于合成塔入塔物料即Ｖ5=V6=V7=11364.610 m3出塔物料V8=9998.906m3NH3V8NH3=9998.906 x 16.5﹪=1649.819m3CH4 V8CH4=9998.906 x 12.657﹪=1264.862m3Ar V8Ar=9998.906 x 4.392﹪=439.152m3H2 V8H2=9998.906 x 49.838﹪=4983.255m3N2 V8N2=9998.906 x 16.612﹪=1661.018m3合成塔生成氨含量：⊿V NH3=V8NH3-V5NH3=1649.819-284.115=1365.704 m3=1036.472Kg沸热锅炉进出口物料，热交换器进出口物料等于合成塔出塔物料。