浅谈合成氨中串低变工艺设计论文
合成氨工艺设计范文
合成氨工艺设计范文引言：合成氨是一种重要的化工原料，在化肥、塑料、石化等行业中有广泛的应用。
合成氨工艺设计是合成氨生产过程中至关重要的一环，它直接关系到合成氨生产的效益和安全性。
本文将针对合成氨工艺设计进行详细的讨论和分析。
一、合成氨的反应原理合成氨的主要反应是氮气与氢气在一定条件下发生气相催化反应，生成氨气。
该反应主要通过催化剂的作用来实现。
合成氨反应的理论产氨量受到压力、温度和催化剂的选择等因素的影响，因此需要合理设计和控制反应条件来提高产氨量。
二、合成氨的工艺流程典型的合成氨工艺流程包括三个主要步骤：进料处理、反应和分离。
进料处理主要是对氮气和氢气进行净化、脱水等处理，以满足反应的要求；反应过程是氮气和氢气在催化剂的作用下发生反应，生成氨气；分离过程是将反应生成的氨气与非反应物进行分离，以得到高纯度的氨气。
三、合成氨的工艺参数选择合成氨工艺参数的选择对于合成氨的生产效率和能源消耗有重要影响。
常见的工艺参数包括反应温度、反应压力、气体比例、催化剂种类和催化剂用量等。
合成氨的最佳工艺参数需要通过实验和模拟计算来确定，以获得最佳的产氨效果。
四、合成氨的工艺优化为了提高合成氨的生产效率和能源利用率，工艺优化是必要的。
优化的方法包括改进催化剂的性能、调整反应条件、提高气体回收率和减少废物排放等。
同时，应注意考虑工艺的经济性和可持续发展性，以确保合成氨工艺的可行性和长期稳定性。
五、合成氨的安全性考虑合成氨是一种有毒的气体，具有较高的爆炸性。
在工艺设计中，需要考虑到安全性的因素，包括设计合理的防护装置、设备排布的合理性和紧急情况下的应急措施等。
同时，应加强操作人员的安全培训，提高他们的安全意识和应急处理能力。
结论：合成氨工艺设计是合成氨生产中至关重要的一环，它直接关系到合成氨的生产效率、能源利用和安全性。
通过合理选择工艺参数、优化工艺条件以及加强安全性考虑，可以提高合成氨工艺的效益和可行性。
然而，合成氨工艺设计也存在一些挑战和难点，需要不断的实验和研究来解决。
合成氨变换工段工艺中变串低变换热设计
合成氨变换工段工艺中变串低变换热设计合成氨是一种重要的化学原料，广泛应用于农业、化工、制药等领域。
合成氨变换工段是合成氨生产过程中的核心环节，其主要目的是将天然气和氮气催化转化为氨气。
变换热设计在合成氨变换工段中起到至关重要的作用，影响着变换器的热平衡和工艺效率。
合成氨变换工段工艺中的变换热设计主要包括换热管束和变换器结构的设计两个方面。
换热管束的设计主要考虑到换热面积的确定、管束布置和流体参数的选择。
变换器结构的设计则包括变换器壳体的形状和材质选择、空气和水的进出口位置等。
在合成氨变换工段中，变换热设计的关键是保证足够的换热面积，使得催化剂能够充分利用，同时又要考虑到压降、流阻等因素对工艺效率的影响。
为了实现这一目标，可以采用多种方式进行变换热设计。
首先，可以通过增大换热管束的数量和长度来增加换热面积。
可以采用多层管束并且每层管束之间留有一定的间隙，以增加空气和水的流动路径，提高换热效果。
此外，还可以通过增加管束的内径和减小换热管的壁厚，增加有效的换热面积。
其次，可以通过选择合适的流体参数来优化变换热设计。
例如，可以通过调整空气和水的流量、温度、压力等参数，以达到最大的换热效果。
另外，变换器结构的设计也起到非常重要的作用。
变换器壳体的形状和材质的选择直接影响着换热器的热传导性能和机械强度。
一般来说，可以选择球形、管式或壳管式的结构，以满足不同工艺要求。
材质方面，可以选择耐高温、耐腐蚀的材质，以延长换热器的使用寿命。
最后，合成氨变换工段的变换热设计还需要考虑到安全性和可靠性。
例如，需要保证换热器的壳体有足够的强度，能够承受工作压力和温度的变化。
此外，还需要考虑到清洗和维护的便利性，以减少生产中的停机时间和成本。
总之，合成氨变换工段工艺中的变换热设计是一个复杂而关键的问题。
通过合理的换热管束和变换器结构设计，可以实现高效、安全、可靠的合成氨生产。
合成氨变换工段工艺过程设计
合成氨变换工段工艺过程设计摘要：在合成氨生产过程中，换热器应用十分广泛，主要用于热量的交换和回收。
变换工段中主要涉及一氧化碳的转化和能量的回收利用，列管换热器在传热效率，紧凑性和金属耗量不及某些换热器，但它具有结构简单，坚固耐用，适用性强，制造材料广泛等独特优点，因而，在合成氨变换工段选择列管式换热器，而本设计主要对该换热器进行相关选型和计算。
关键词：换热器，变换，设计。
Abstract:In the ammonia production process, heat exchanger, a wide range of applications, mainly for heat exchange and recycling. Transformation Process and mainly involves the conversion of carbon monoxide and energy recycling, tube heat exchanger in heat transfer efficiency, compactness and metal consumption is less than some heat, but it has a simple structure, rugged durability, applicability, manufacturing wide range of other materials, unique merits, which, in the ammonia shift conversion section select tube heat exchanger, and this system is mainly related to the heat exchanger selection and calculated.Keywords: heat exchanger, transform and design.目录摘要 (1)第一章工艺流程概述 (2)1.1 氨的概述 (2)1.1.1氨的性质 (2)1.1.2氨的用途 (2)1.1.3氨的合成的原料 (2)1．2 合成氨的工艺原理 (2)1．3 工艺条件 (3)1.3.1 压力 (3)1.3.2 温度 (4)1.3.3 汽气比 (4)1.4 固定管板式换热器 (5)1.4 变换工段简介 (6)第二章工艺过程设计 (7)2.1估算传热面积 (7)2.1.1查取物行数据 (7)2.1.2热量衡算 (7)2.1.3确定换热器的材料和压力等级 (7)2.1.4流体通道的选择 (7)2.1.5计算传热温差 (8)2．1.6 选K值，估算传热面积 (8)2．1.7初选换热器型号 (8)2.2计算流体阻力 (9)2.2.1管程流体阻力 (9)2.2.2壳程流体阻力 (9)2.3 计算传热系数校正传热面积 (10) (10)2.3.1管程对流给热系数αi (10)2．3．2壳程对流传热系数α2.3.3计算传热系数 (10)2.3.4计算传热面积 (11)参考文献 (12)致谢 (13)第一章工艺过程设计概述1.1合成氨的生产过程20世纪初，德国物理化学家哈勃（F.Haber）成功的采用化学合成的方法，将氢氮气通过催化剂的作用，在高温高压下制取氨。
合成氨中串低变工艺设计
合成氨中串低变工艺设计合成氨是一种重要的化工原料，在化学工业和农业领域中具有广泛的应用。
目前合成氨的主要工艺是哈伦斯工艺和劳斯工艺，但这些工艺存在一定的缺点如能耗高、压力大、操作复杂等问题。
因此，如何设计一种低变工艺，以提高合成氨的生产效率和经济性，成为一个重要的课题。
要设计一种低变工艺，首先需要对现有工艺进行全面的分析和评估。
通过对哈伦斯工艺和劳斯工艺的研究，可以发现它们的共同问题是反应器操作压力高，能耗较大。
因此，低变工艺设计的重点是降低操作压力和能耗。
为了降低操作压力，可以从催化剂的选取和工艺流程的优化两个方面进行改进。
在催化剂的选取方面，可以选择具有高活性和稳定性的催化剂，以减少反应器操作压力。
同时，通过改变催化剂的物理性质和结构来调节催化剂的反应活性和选择性，进一步提高合成氨的产率。
在工艺流程的优化方面，可以对反应器的结构进行改进，采用多级反应器和热交换装置，以提高反应器的操作效率和热量利用率，减少废热损失，降低操作压力。
为了降低能耗，可以从原料的选择和催化剂的再生两个方面进行改进。
在原料的选择方面，可以选择高纯度和低能耗的原料，如优质天然气和纯净空气等，以提高合成氨的反应活性和选择性，并降低催化剂的消耗量。
在催化剂的再生方面，可以采用高效的催化剂再生技术，如热再生和化学再生等，以减少催化剂消耗和能源消耗。
在低变工艺设计中，还需要考虑废水处理和废气处理等环境因素。
可以采用先进的废水处理技术，如活性炭吸附、生物处理和膜分离等，以达到合成氨废水的达标排放。
同时，可以采用脱硫、脱氮和催化剂的再生等措施，处理合成氨废气中的污染物，减少对环境的影响。
综上所述，合成氨中串低变工艺设计是一项复杂的任务，需要从催化剂的选取、工艺流程的优化、原料选择、催化剂再生和环境处理等方面进行综合考虑。
通过合理的设计和优化，可以降低操作压力和能耗，提高合成氨的生产效率和经济性。
年产30万吨合成氨工艺设计毕业论文
合成氨是一种广泛应用于化肥、塑料、药品等领域的化学物质，具有
重要的经济和社会价值。
本文旨在设计一种年产30万吨合成氨的工艺，
以满足市场需求并提高生产效率。
首先，我们需要选择适合的反应器类型。
合成氨工艺通常采用催化剂
床层反应器，可有效控制反应温度和催化剂床的压力。
选择适宜的催化剂，如铁-铝催化剂，具有高催化活性和稳定性。
其次，反应器的设计需要考虑反应温度和压力。
合成氨反应的最佳工
艺条件为300-500摄氏度和150-250大气压。
通过调节反应条件，可以提
高氨气的产量和选择性。
在反应器后，需要进行气体分离和氨纯化处理。
气体分离通常采用低
温分离技术，如低温凝析法，可将氮气和未反应的氢气从产生的氨气中分
离出来。
随后，利用吸附剂和膜分离技术进行氨纯化处理，以提高氨气的
纯度和产品质量。
最后，废水处理也是一个重要的环节。
合成氨工艺中会产生废水，其
中含有高浓度的氨和其他有机物。
采用适当的废水处理工艺，如生物降解
和化学氧化等方法，可以有效降解有机物和去除氨，以达到环保要求。
总之，设计一种年产30万吨合成氨的工艺需要综合考虑反应器类型、反应条件、气体分离和氨纯化处理以及废水处理等因素。
通过合理设计和
优化工艺，提高生产效率和产品质量，将为合成氨行业的发展做出积极贡献。
(工学)论合成氨中串低变工艺设计范文
摘要本文是关于以天然气为原料年产15万吨合成氨变换工段初步设计。
在合成氨的生产中，一氧化碳变换反应是非常重要的反应。
本设计的原料气中含有部分一氧化碳，不能直接作为合成氨的原料，而且对合成氨的催化剂有毒害作用，必须在催化剂的作用下通过变换反应除去。
因此，一氧化碳变换反应既是原料气的净化过程，又是原料气的制造过程。
本设计采用中串低工艺流程，其主要包括工艺路线的确定、中低温变换炉的物料衡算和热量衡算、变换炉和换热器进行总体结构设计及计算。
最终绘制出了该工序带控制点的工艺流程图。
关键词：天然气；一氧化碳变换；低温变换炉AbstractThis article is a preliminary design section what about the annual output of natural gas as raw materials to transform fifteen thousand tons of carbon monoxide ammonia .In the production of ammonia, carbon monoxide shift conversion is a very important reaction. Because the gas contains part of carbon monoxide and it not only couldn't be directly used as those of the raw materials of synthetic ammonia, but also have poisoning effect on the catalyst of ammonia there must be removed through the catalytic reaction about the catalyst for transformation. So the carbon monoxide shift conversion is not only a gas purification process of raw materials, but also the manufacturing process of feed gas. This design uses medium and low temperature shift in series process, it contains the determination of process route, the Medium and Low Temperature Shifting Furnace of material balance and heat balance, shifting furnace and heat exchanger in overall structure design and calculation. Finally draw out the process control with process flow diagram.Keywords: natural gas; carbon monoxide shift conversion;Low Temperature Shifting Furnace目录摘要.................................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................................... II 目录............................................................................................................................................... I II 1 综述...................................................................................................................................... - 1 -1.1氨的性质和用途 . (1)1.1.1 氨的理化性质......................................................................................................... - 1 -1.1.2 氨的用途................................................................................................................. - 1 -1.2合成氨技术的发展史 .. (2)1.2.1 世界合成氨技术的发展......................................................................................... - 2 -1.2.2 中国合成氨工业的发展概况................................................................................. - 4 -1.3合成氨转变工序的工艺原理 .. (4)1.3.1 合成氨的典型工艺流程介绍................................................................................. - 4 -1.3.2 合成氨转化工序的工艺原理................................................................................. - 6 -1.3.3 合成氨变换工序的工艺原理................................................................................. - 6 -1.4设计方案的确定 . (6)1.4.1 原料的选择............................................................................................................. - 6 -1.4.2 工艺流程的选择..................................................................................................... - 7 -1.4.3 工艺参数的确定..................................................................................................... - 8 -1.4.4 工厂的选址............................................................................................................. - 8 -2 变换工段物料及热量衡算................................................................................................ - 10 -2.1中温变换物料衡算及热量衡算 .. (10)2.2低变炉的物料与热量计算 (21)2.3废热锅炉的热量和物料计算 (26)2.4主换热器的物料与热量的计算 (28)2.5调温水加热器的物料与热量计算 (29)3 设备的计算........................................................................................................................ - 31 -3.1低温变换炉计算 .. (31)3.2中变废热锅炉 (32)主要参考文献.......................................................................................................................... - 36 -结束语...................................................................................................................................... - 37 -致谢........................................................................................................................................ - 38 -附录.......................................................................................................................................... - 39 -1综述1.1氨的性质和用途1.1.1氨的理化性质（1）物理性质：在常温常压下，氨是具有特殊刺激性臭味的无色气体，能刺激人体器官的粘膜。
小合成氨厂低温变换工段工艺设计
小合成氨厂低温变换工段工艺设计1.工艺流程合成氨的低温变换工艺流程包括氨气脱除、氢气供应、氮氢混合、压缩、变换反应和冷却净化等步骤。
具体流程如下：(1)氨气脱除：从合成气中去除氨气。
合成气通常包括氮气、氢气和少量的甲烷、一氧化碳等。
氨气脱除可以采用吸收剂或者低温冷凝的方式进行。
(2)氢气供应：合成氨需要大量的氢气供应。
氢气可以通过蒸汽重整、部分氧化等方式产生。
(3)氮氢混合：将氮气和氢气按照一定的比例混合，以提供合适的反应物组成。
(4)压缩：将混合气体压缩到合适的工艺压力，以增加反应速率和提高反应效果。
(5)变换反应：将压缩的气体通入低温变换器中，反应产生氨气。
这个过程是一个放热反应，需要控制反应温度和催化剂的作用。
(6)冷却净化：将变换产生的气体冷却，去除其中的杂质和不稳定的气体组分，以获得高纯度的合成氨。
2.工艺参数合成氨的低温变换工段的设计需要考虑多个工艺参数，包括反应温度、反应压力、气体流量、催化剂选择等。
(1)反应温度：低温变换反应需要控制在适当的温度范围内进行。
反应温度过高会导致催化剂失活，而温度过低则会影响反应速率和产氨量。
(2)反应压力：反应压力是影响反应平衡的重要参数，对氨气产率和选择性有很大影响。
通常情况下，反应压力较高可以提高氨气产率，但同时也增加了设备的投资和运行成本。
(3)气体流量：气体流量直接影响反应物在催化剂上的接触和反应速率。
合适的气体流量可以提高反应效果，但如果流量过大，会增加压力损失和能耗。
(4)催化剂选择：催化剂是低温变换反应的关键，其选择需要考虑活性、稳定性和寿命等因素。
常用的催化剂有铁、铂、钼等，可以单一使用或者组合使用。
3.安全控制在低温变换工段的设计中，安全控制是非常重要的。
一方面，低温反应需要保证设备和管道的密封性和抗冻性，以防止设备爆炸和泄漏事故。
另一方面，反应温度和压力需要在合适的范围内稳定控制，以防止设备超负荷运行和产生危险反应。
此外，还需要考虑废气处理、电力供应等问题，以确保低温变换工段的安全和稳定运行。
合成氨变换工段工艺中变串低变换热设计
酒泉职业技术学院毕业设计2009级应用化工生产技术专业题目：合成氨变换工段中变串低变工艺换热设计时间：2012 年6 月学生姓名：杨丽娟指导教师：李发达班级：2009级应用化工生产技术（4）班2011年1月29日酒泉职业技术学院2012 届各专业毕业论文（设计）成绩评定表摘要换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。
热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造在换热器的材料具有抗强腐蚀性能。
换热器的分类比较广泛：反应釜、压力容器冷凝器、反应锅、螺旋板式换热器、波纹管换热器、列管换热器、板式换热器、螺旋板换热器、管壳式换热器、容积式换热器、浮头式换热器、管式换热器、热管换热器、汽水换热器、换热机组、石墨换热器空气换热器、钛换热器。
在合成氨生产过程中，换热器应用十分广泛，主要用于热量的交换和回收。
变换工段中主要涉及一氧化碳的转化和能量的回收利用，列管换热器在传热效率，紧凑性和金属耗量不及某些换热器，但它具有结构简单，坚固耐用，适用性强，制造材料广泛等独特优点，因而，在合成氨变换工段选择列管式换热器，而本设计主要对该换热器进行相关选型和计算。
关键词换热器，变换，设计第一章绪论1.1合成氨技术进展综述氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各化工产品首位；同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10%的能源用于生产合成氨。
氨主要用于农业，合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨，再加工程尿素或各种铵盐肥料，这部分约占70%的比例，称之为“化肥氨”；同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料，用于生产铵、胺、染料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料，这部分约占30%的比例，称之为“工业氨”。
未来合成氨技术进展的主要趋势是“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”。
1.1.1 世界合成氨技术现状及进展自20世纪20年代第一套合成氨工业投产以来，尽管合成氨生产的基本原理未变，但在合成气制备、合成气净化、氨合成等工艺单元，均取得了重大的技术进步，实现了不少单元技术的革新，以至全流程的更新，使装置规模不断扩大，能量消耗逐步接近理论值。
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摘要本文是关于以天然气为原料年产15万吨合成氨变换工段初步设计。
在合成氨的生产中，一氧化碳变换反应是非常重要的反应。
本设计的原料气中含有部分一氧化碳，不能直接作为合成氨的原料，而且对合成氨的催化剂有毒害作用，必须在催化剂的作用下通过变换反应除去。
因此，一氧化碳变换反应既是原料气的净化过程，又是原料气的制造过程。
本设计采用中串低工艺流程，其主要包括工艺路线的确定、中低温变换炉的物料衡算和热量衡算、变换炉和换热器进行总体结构设计及计算。
最终绘制出了该工序带控制点的工艺流程图。
关键词：天然气；一氧化碳变换；低温变换炉AbstractThis article is a preliminary design section what about the annual output of natural gas as raw materials to transform fifteen thousand tons of carbon monoxide ammonia .In the production of ammonia, carbon monoxide shift conversion is a very important reaction. Because the gas contains part of carbon monoxide and it not only couldn't be directly used as those of the raw materials of synthetic ammonia, but also have poisoning effect on the catalyst of ammonia there must be removed through the catalytic reaction about the catalyst for transformation. So the carbon monoxide shift conversion is not only a gas purification process of raw materials, but also the manufacturing process of feed gas. This design uses medium and low temperature shift in series process, it contains the determination of process route, the Medium and Low Temperature Shifting Furnace of material balance and heat balance, shifting furnace and heat exchanger in overall structure design and calculation. Finally draw out the process control with process flow diagram.Keywords: natural gas; carbon monoxide shift conversion;Low Temperature Shifting Furnace目录摘要 (I)Abstract (II)目录............................................................................................................................................... I II 1 综述...................................................................................................................................... - 1 -1.1氨的性质和用途 . (1)1.1.1 氨的理化性质......................................................................................................... - 1 -1.1.2 氨的用途................................................................................................................. - 1 -1.2合成氨技术的发展史 .. (2)1.2.1 世界合成氨技术的发展......................................................................................... - 2 -1.2.2 中国合成氨工业的发展概况................................................................................. - 4 -1.3合成氨转变工序的工艺原理 .. (4)1.3.1 合成氨的典型工艺流程介绍................................................................................. - 4 -1.3.2 合成氨转化工序的工艺原理................................................................................. - 6 -1.3.3 合成氨变换工序的工艺原理................................................................................. - 6 -1.4设计方案的确定 . (6)1.4.1 原料的选择............................................................................................................. - 6 -1.4.2 工艺流程的选择..................................................................................................... - 8 -1.4.3 工艺参数的确定..................................................................................................... - 8 -1.4.4 工厂的选址............................................................................................................. - 9 -2 变换工段物料及热量衡算................................................................................................ - 11 -2.1中温变换物料衡算及热量衡算 .. (11)2.2低变炉的物料与热量计算 (22)2.3废热锅炉的热量和物料计算 (27)2.4主换热器的物料与热量的计算 (29)2.5调温水加热器的物料与热量计算 (30)3 设备的计算........................................................................................................................ - 32 -3.1低温变换炉计算 .. (32)3.2中变废热锅炉 (33)主要参考文献.......................................................................................................................... - 38 -结束语...................................................................................................................................... - 39 -致谢........................................................................................................................................ - 40 -附录............................................................................................................... 错误！未定义书签。
1综述1.1氨的性质和用途1.1.1氨的理化性质（1）物理性质：在常温常压下，氨是具有特殊刺激性臭味的无色气体，能刺激人体器官的粘膜。
氨有强烈的毒性，空气中含有0.5%（体积）的氨，就能使人在几分钟内窒息而死。
在标准条件下，氨的相对密度为0.5971（空气为1）。
氨还易被液化，在0.1MPa下，将其冷却到－33.5℃，氨就能冷凝成无色液体，同时放出大量的热量。
若氨在0.10MPa下冷却至－77.7℃，就凝结成略带臭味的无色结晶。
液氨也很易气化，降低压力可急剧蒸发，并吸收大量热量。
氨极易溶于水，可制成含氨15～30%（质量）的商品氨水。
氨水呈弱碱性，易挥发。
（2）化学性质：与酸酐或酸直接作用，生产相应的铵盐；与二氧化碳作用生成氨基甲酸铵，进一步脱水生成尿素；在铂催化剂存在下，可与氧气作用，生成一氧化氮和水，继续氧化并与水作用生成硝酸；高温下（800℃以上）能分解成氢气和氮气；与一氧化碳或者与甲烷和氧气作用，生成氢氰酸。