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合成气,氨合成工艺

合成气,氨合成工艺

发布时间:2020-11-11 17:00作者:隔壁小王

篇一:《合成氨生产工艺综述》

摘 要

氨是重要的无机化工产品之一,合成氨工业在国民经济中占有重要地位。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。合成氨是大宗化工产品之一,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。

我国合成氨装置很多,但合成氨装置的控制水平都比较低,大部分厂家还停留在半自动化水平,靠人工控制的也不少,普遍存在的问题是:能耗大、成本高、流程长,自动控制水平低。这种生产状况下生产的产品成本高,市场竞争力差,因此大部分化肥行业处于低利润甚至处于亏损状态。为了改变这种状态,除了改变比较落后的工艺流程外,实现装置生产过程优化控制是行之有效的方法。

合成氨生产装置是我国化肥生产的基础,提高整个合成氨生产装置的自动化控制水平,对目前我国化肥行业状况,只有进一步稳定生产降低能耗,才能降低成本,增加效益。而实现合成氨装置的优化是投资少、见效快的有效措施之一。

合成氨装置优化控制的意义是提高整个合成氨装置的自动化水平,在现有工艺条件下,发挥优化控制的优势,使整个生产长期运行在最佳状态下,同时,优化的应用还能节约原材料消耗,降低能源消耗,提高产品的合格率,增强产品的市场竞争能力。

关键字

合成氨 农业 化学肥料 意义

一 前言

合成氨是化工的重要组成部分,在国民经济中有相当重要的位置。氨是化学工业的重要原料之一,用途十分广泛。以氮和氢为原料合成氨,是目前世界上采用最广泛,也是最经济的一种方法。以氨为主要原料可以制造各种氮素肥料和复合肥料。氨本身就是一种高效肥料,液氨含氮82.3%,一些国家已大规模直接施用液氨。可见,合成氨工业是氮肥工业的基础,对农业增产起着十分重要的作用。

解放前中国只有两家规模不大的合成氨厂,解放后合成氨工业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨,而2009年达到7021.9万吨,成为世界上产量最高的国家。中国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。中国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料,生产中能量损耗低、产量高,技术和设备都很先进。

改革开放以来,我国合成氨工业发展很快,产量不断增加,在原料气制造方面,基本掌握了煤、油、气不同原料的气化技术。为了满足我国建设发展的需要,在发展煤炭加工业的同时,还积极石油和天然气资源,开展综合利用,逐步扩大了合成氨工业的原料。近年来,由于透平式离心压缩机和电子计算机自动控制等新技术的应用,使我国合成氨工业朝现代化方向迈进了一步。但是,单位氨产量的能量消耗、劳动生产率等方面和工业发达国家相比仍有较大差距。但是人均的化肥产量(吨/人·年)和单位种植面积施肥量仍然较低。

合成氨的工业的迅速发展,也促进了高压、催化、特殊金属材料、固体燃料气化、低温等科学技术的发展。同时尿素的甲醇的合成、石油加氢、高压聚合等工业,也是在合成氨工业的基础上发展起来的。所以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重要部门。

二 合成氨的生产工艺及影响因素

2.1 原料气制备

将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭,通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油,工业中利用二段蒸汽法制取合成气。

净化,对粗原料气进行净化处理,除去氢气和氮气以外的杂质,主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

2.1.1 一氧化碳变换过程

在合成氨生产中,各种方法制取的原料气都含有CO,其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2,因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下:

1CO+H2O→H2+CO2 ΔH=-41.2kJ/mol

由于CO变换过程是强放热过程,必须分段进行以利于回收反应热,并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换,使大部分CO转变为CO2和H2;第二步是低温变换,将CO含量降至0.3%左右。因此,CO变换反应既是原料气制造的继续,又是净化的过程,为后续脱碳过程创造条件。

2.1.2 脱硫脱碳过程

各种原料制取的粗原料气,都含有一些硫和碳的氧化物,为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒,必须在氨合成工序前加以脱除,以天然气为原料的蒸汽法,第一道工序是脱硫,用以保护催化剂,以重油和煤为原料的部分氧化法,根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多,通常是采用物理或化学吸收的方法,常用的有低温甲醇洗(Rectisol)聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。

原料气经CO变换以后,变换气中除H2外,还有CO2、CO和CH4等组分,其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物,又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。

一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同,可分为两大类。一类是物理吸收法,如低温甲醇洗法(Rectisol)聚乙二醇二甲醚法(Selexol)碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法,如热钾碱法,低热耗本菲尔法,活化MDEA法,MEA法等。

2.1.3 气体精制过程

经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催

33化剂的毒害,规定CO和CO2总含量不得大于10cm/m(体积分数)因此,原料气在进入合成

工序前,必须进行原料气的最终净化,即精制过程。

目前在工业生产中,最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法,是在深度冷冻

33氩,这样可以获得只含有惰性气体100cm/m以下的氢氮混合气,深冷净化法通常与空分以

及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺,要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。甲烷化法

33可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm/m以下,但是需要消耗有效成分H2,并

且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下:

CO+3H2→CH4+H2O ΔH=-206.2kJ/mol

CO2+4H2→CH4+2H2O ΔH=-165.1kJ/mol

2.1.4 氨合成

将纯净的氢、氮混合气压缩到高压,在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是液氨产品的工序,是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行,由于反应后气体中氨含量不高,一般只有10%~20%,故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下:

N2+3H2→2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol

2.2 影响合成氨的因素

2.2.1 温度对氨合成反应的影响

氨合成反应是一个可逆放热反应。当反应温度升高时,平衡向着氨的分解方向移动;温度降低反应向着氨的生成方向移动。因此,从平衡观点来看,要使氨的平衡产率高,应该采取较低的反应温度。

但是从化学反应速度的观点来看,提高温度总能使反应的速度加快,这是因为温度升高分子的运动加快,分子间碰撞的机率增加,同时又使化合时分子克服阻力的能力加大,从而

2增加分子有效结合的机率。

总之,温度低时,反应有利于向合成氨的方向进行,但是氨合成的反应速度较低;提高温度不利于向氨的合成方向移动,但反应速度可以增加。在实际生产中反应温度的选择主要决定于氨合成催化剂的性能。{合成气,氨合成工艺}.

2.2.2 压力对氨合成反应的影响

氨的合成反应是一个分子的氮与三个分子的氢结合生成两个分子的氨,即氨合成反应是分子数目减少、体积缩小的反应,提高压力,可使反应向着生成氨的方向进行。对于氨合成反应来说,提高压力就是提高反应气体的浓度,从而增加反应分子间碰撞的机会,加快了反应的速率。

总之,增加压力对氨的合成反应是有利的,既能增大平衡率,又能加快反应速率。但压力也不宜过高,否则,不仅增加动力的消耗,而且对设备和材料的要求也较高。根据我

3国具体情况,目前在小型合成氨厂,设计压力一般为31.4MPa。

2.2.3 空速对氨合成反应的影响

空速的物理意义是:在标准状况下,单位时间内在1m3的催化剂上所通过的气体体积。

33-1其单位为m(标)气体/(m催化剂·h)或简写为h。在一定的合成条件下,空速增加,气

体与催化剂接触时间减少,出合成塔气体氨含量降低。

-1-1-1例如:在29.4MPa、475℃下反应,空速由10000h增加到20000h、40000h,出塔气体

氨含量由25%降至21.5%、16.2%。这看来对生产不利,但由于空速的提高,单位时间内通过

-1 -1催化剂的气体增加,则氨的实际产量增加。在一定条件下,空速由10000h增加到20000h。

3kgNH3/(h·m)

由此看出,增加空间速度可以提高氨的产量。但由于空间速度的增加,每生产一吨氨所需的循环气量,输送气体所需克服的阻力等都要增大,因而消耗的能量也随之加大。尤其是空间速度过大,从合成塔出来的气体带出的热量增多,会使催化剂床层的温度难以控制,并

-1使循环气中氨不易冷凝。在小型合成氨中,一般将空速控制在15000-25000 h。

2.2.4 氢氮比对氨合成反应的影响

一个根据平衡移动原理,如果改变平衡体系的浓度,平衡就向减弱这个改变的方向移动。氨合成反应的进行,是按H2/N2=的比例消耗的,因此提高氢气、氮气的分压,维持H2/N2=可以提高平衡氨含量。从氨合成反应速度可知,在非平衡的状态下,适当增加氮的分压对催化剂吸附氮的速度有利,因为氮的活性吸附是氨合成反应过程的控制步骤。在一般的生产条件下,氨产率只能达到平衡值的50%~70%,因此,在生产中应适当提高氮的比例,一般控制循环气中氢氮比在2.2~2.8之间较为适宜。

→{合成气,氨合成工艺}.

→→

→ 四 研究现状

解放前中国只有两家规模不大的合成氨厂,解放后合成氨工业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨,而2009年达到7021.9万吨,成为世界上产量最高的国家。中国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。中国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料,生产中能量损耗低、产量高,技术和设备都很先进。

化学模拟生物固氮的重要研究课题之一,是固氮酶活性中心结构的研究。固氮酶由铁蛋

2白和钼铁蛋白这两种含过渡金属的蛋白质组合而成。铁蛋白主要起着电子传递输送的作

用,而含二个钼原子和二三十个铁和硫原子的钼铁蛋白是络合N2或其他反应物(底物)分子,并进行反应的活性中心所在之处。关于活性中心的结构有多种看法,目前尚无定论。从各种底物结合物活化和还原加氢试验来看,含双钼核的活性中心较为合理。中国有两个研究组于1973—1974年间,不约而同地提出了含钼铁的三核、四核活性中心模型,能较好地解释固氮酶的一系列性能,但其结构细节还有待根据新的实验结果精确化。

国际上有关的研究成果认为,温和条件下的固氮作用一般包含以下三个环节:

①络合过程。它是用某些过渡金属的有机络合物去络合N2,使它的化学键削弱; ②还原过程。它是用化学还原剂或其他还原方法输送电子给被络合的N2,来拆开N2中的N—N键。

③加氢过程。它是H+来和负价的N结合,生成NH3。

化学模拟生物固氮工作的一个主要困难是,N2络合了但基本上没有活化,或络合活化了。

篇二:《年产12万吨合成氨合成工段的工艺》

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/cm3,相对分子质量17.03,沸点-33.33℃,溶点-77.7℃,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。

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。氨的临界温度为132.9℃,临界压力为11.38MPa。液氨的相对密度为0.667g/cm3(20℃)若将液氨在0.101MPa压力下冷至-77.7℃,就能凝结成略带臭味的无色结晶。液氨容易气化,降低压力可急剧蒸发,并吸收大量的热1。

氨极溶于水,可制成含氨在15%至30%(质量分数)的商品氨水。氨溶解时放出大量的热。氨的水溶液呈碱性,易挥发。

②化学性质

氨的化学性质活泼,能与酸反应生成盐。如与磷酸反应生成磷酸铵;与硝酸反应生成硝酸铵;与二氧化碳反应生成氨基甲酸铵,脱水后成为尿素;与二氧化碳和水反应生成碳酸氢铵。在有水的条件下,氨对铜、银、锌等金属有腐蚀作用。{合成气,氨合成工艺}.

氨的自燃点为630℃。氨与空气或氧按一定比例混合后,遇火能。常温常压下,氨在空气中的极限为15.5%到28%,在氧气中为13.5%到82%。

1.1.2 氨的用途

①制造化学肥料的原料

氨是重要的氮素肥料,农业上使用的所有氮肥、含氮混合肥和复合肥,都是以氨为原料。其它氮素肥料也大多是先合成氨,再加工成尿素或各种铵盐肥料。在氮肥需求量中,尿素约1850×104t,折实物量约4020×104t.加上工业用尿素,国内市场对尿素的总需求量为4100×104t实物量。预计近几年全国氮肥生产对合成氨的需求量每年约4750×104t。

其它方面(主要是浓硝酸和铵盐等)的需求量,估计将以每年5%的速度增长,需要合成氨约550×104t.现在有87%的氨用来制造化肥,其余均为生产其它化工产品的原料2。

②生产其他化工产品的原料

基本化学工业中的硝酸、纯碱、含氮无机盐,有机化学工业中的含氮中间体,制药工业中的磺胺类药物、维生素、氨基酸、化纤和塑料工业中的己内酰胺。己二胺、人造丝、丙烯腈、酚醛树脂等都需要直接或间接以氨为原料。

③应用于国防工业和尖端技术中作为制造三硝基甲苯、三硝基苯酚、硝化甘油、硝化纤维等多种炸药的原料;作为生产、火箭的推进剂和氧化剂3。

④应用于医疗、食品行业中作为医疗食品行业中的冷冻、冷藏的制冷剂。

1.2 合成氨生产基本过程和特点

合成氨生产具有传统产业和现代技术的双重特征,其生产工艺具有能量消耗高、技术要求高、高度连续化、生产工艺典型的特点。合成氨生产过程包括以下几个主要生产工序4。

①原料气的制备工序

其任务是制备生产合成氨所用的氢、氮原料气。除电解水外,不论用何种原料制取的氢、氮原料气,都含有硫化物、一氧化碳、二氧化碳等杂质。这些杂质不但能腐蚀设备,还能使氨合成催化剂中毒。因此,把原料气送入合成塔之前,必须进行净化处理,除去各种杂质,获得纯净的氢、氮原料气。

②脱硫程序

用脱硫剂除去原料气中的硫化物。

③变换工序

利用一氧化碳与蒸汽作用,生成氢和二氧化碳的变换反应,除去原料气中大部分一氧化碳。

④脱碳工序

在变换工序之后,原料气中含有较多的二氧化碳,其中既有原料气制备过程生成的,也有变换生成的。脱碳工序的任务是利用脱碳溶液除去原料气中大部分二氧化碳。 ⑤少量一氧化碳和二氧化碳的脱除工序

原料气经变换和脱碳后,除去了一大部分一氧化碳和二氧化碳,但仍有少量残余。本工序的任务是脱除原料气中残余的一氧化碳和二氧化碳,得到纯净的氢、氮混合气。

⑥压缩工序

首先将原料气压缩到净化所需要的压力,分别进行气体净化,得到纯净的氢氮混合气,将纯净的氢氮混合气压缩到氨合成反应所需要的压力。

⑦氨合成工序

在高温高压,有催化剂存在的条件下,将氢氮气合成为氨。

1.3 合成氨生产工艺

合成氨生产方法按原料的不同,主要分为天然气(或轻油)蒸汽法、重油部分氧化法和固体燃料气化法,技术发展经历了传统型蒸汽制氨工艺阶段、低能耗制氨工艺阶段、装置单系列产量最大化阶段5。

①传统型蒸汽制氨

传统型合成氨工艺以Kellogg工艺为代表,其以两段天然气蒸汽为基础,包括如下工艺单元:合成气制备(有机硫和ZnO脱硫+两段天然气蒸汽)合成气净化(高温变换和低温变换+湿法脱碳+甲烷化)氨合成(合成气压缩+氨合成+冷冻分离)

传统型两段天然气蒸汽主要特点:采用离心式压缩机,用蒸汽轮机驱动,首次实现了工艺过程与动力的有机结合;副产高压蒸汽,并将回收的氨合成反应热预热锅炉给水;用一段炉烟道气预热二段空气,提高一段压力;采用轴向冷激式氨合成塔和氨冷,逐渐将气体降温至-23℃,冷冻的液氨亦分为闪蒸。

②低能耗制氨工艺阶段

具有代表性的制氨工艺有四种:Kellogg公司的KREP工艺、Braun公司的低能耗深冷净化工艺、UHDE-ICI-AMV工艺、Topsoe工艺。以及以换热式工艺为核心的ICI公司LCA工艺、GIAP公司的Tandem工艺;基于“一段蒸汽+等温变换+PSA”制氢工艺单元和“低温制氮”工艺单元,再加上高效氨合成工艺单元等成熟技术结合而成的德国Linde公司LAC工艺;以“钌基催化剂”为核心的Kellogg公司的KAPP工艺。

低能耗制氨工艺技术主要以节能降耗为目的,立足于改进和发展工艺单元技术,其主要技术进展包括温和、燃气机轮、深冷净化、效率更高的合成回路。

③装置单系列产量最大化

世界级合成氨装置的规模越来越大,以利用较大的产量带来规模经济效益。至今为止,Uhde公司已经推出了日产3300t合成氨技术,KBR、Topsoe、Lurgi公司均推出了日产2000t合成氨技术。

1.4 合成氨工业发展现状

中国合成氨工业经过40多年发展,产量已跃居世界第一位,掌握了以焦炭、无烟煤、褐煤、天然气及油田伴生气和液态烃等气固液多种原料生产合成氨的技术,形成中国大陆特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的合成氨生产格局,总设计生产能力为4222×104t。目前,全国有合成氨企业570多家,大型合成氨设备有30套,设计能力为9.28×106t/a,实际生产能力为1.0×107t/a;中型合成氨设备有55套,生产能力为4.64×106t/a;小型合成氨设备有700多套,生产能力为28×106t/a。到2010年,合成氨行业节能目标是:单位能耗由目前的1700Kg标煤/t下降到1570Kg标煤/t;能源利用效率由目前的42.0%提高到45.5%;实现节能(570至585)×104t标煤,减少二氧化碳排放量5。

中国作为农业大国,也是化肥生产大国,合成氨大国。最近十多年来合成氨生产能力大幅增长,国内氮肥消费量经过近二十年的高速增长,目前已经进入平稳发展阶段,预计到2013年中国化肥需求增长率约为1.5%,化肥用氨稍有增长,而工业用氨变化不大。今后氮肥工业的发展重点是调整产品结构,对合成氨的需求将缓慢增长。

1.5 合成氨工业发展前景

20世纪上半叶,合成氨生产经历了从间歇生产向连续生产、从小规模生产向大规模生产的历史性转变,大型化和连续化成为20世纪化工技术进步的一个重要特征,特别是20世纪60年代以后,了多种活性好的新型催化剂,能量的回收和利用更趋合理。展望未来,合成氨装置继续朝着大型化、集中化、自动化、低能化与环保型方向发展,主要表现在以下几个方面6。

①大型化、集中化、自动化,形成经济规模的生产中心、低能耗与环境友好将是未来合成氨装置发展的主流方向。

单系列合成氨装置生产能力将会提高至4000t/d,以天然气为原料制氨吨氨能耗已经

篇三:《年产10万吨合成氨合成工段工艺设计》

年产10万吨合成氨合成工段工艺设计 The Process Design of 100kt/a Synthetic Ammonia

Process

目 录

年产十万吨合成氨合成工段工艺设计{合成气,氨合成工艺}.

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

The Design of 100kt/a Synthetic Ammonia Process

Abstract: There are many types of Ammonia synthesis technology and process, Generally, they includes ammonia synthesis, separation and recycling inert gases Emissions and other basic steps. Combining the above basic steps turnning into the ammonia synthesis reaction and recycling process, in which ammonia synthesis section is the central part of a synthetic ammonia process. The task of curriculum design is the ammonia synthesis section of an annual one hundred thousand tons synthetic ammonia plant. The composition of fresh feed gas is: H2(73.77%) N2(24.56%) CH4(1.27%) Ar(0.4%) the temperature is 35℃, the operating pressure is 31MPa, the inlet gas composition of the Reactor is: NH3(3.0%) CH4+Ar(15.7%) it Requires the mole fraction of ammonia reacheds to 16.8% of outlet gas of synthesis reactor. By consulting the relevant literature and information, we designed the ammonia synthesis section of an annual one hundred thousand tons synthetic ammonia plant, with the help of CAD technology we designed piping and instrument diagram and equipment layout. Finally, we did the material balance accounting and the energy balance accounting of the process, also we selected piping size and material according to the design operation of temperature, pressure and relevant standards.

Keywords: ammonia synthesis section; material balance accounting; energy balance accounting

引 言

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为化合物状态,才能被植物吸收,再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。

在国民经济中,氨占有重要地位,特别是对农业生产有着重大意义。氨主要用来制作化肥。液氨可以直接用作肥料,它的加工产品有尿素、硝酸铵、氯化氨和碳酸氢氨以及磷酸铵、氮磷钾混合肥等。氨也是非常重要的工业原料,在化学纤维、塑料工业中,则以氨、硝酸和尿素作为氮元素的生产己内酰胺、尼龙-6、丙烯腈等单体和尿醛树脂等产品。由氨制成的硝酸,是各种炸药和基本原料,如三硝基申苯,硝化甘油以及其它各种炸药。硝酸铵既是优良的化肥,又是安全炸药,在矿山等基本建设中广泛应用。

本设计流程简洁明畅,工艺条件温和,操作简易方便。而且设备台数较少,设备制作立足于国内现状,均能在国内制造而不需进口,可大大降低项目投资。按国家现行基本建设政策和市场价格对本项目进行了财务评价计算。工程总投资估算值14300万元,项目的内部收益率所得税前为13.82%,高于基准收益率12%。其它各项效益指标及盈亏平衡分析结果均表明本项目具有很强的抗风险能力。上述各方面问题的研究结果表明,10万吨/年合成氨项目符合国家产业政策和未来能源市场发展方向,市场预测乐观,工艺方案合理,工艺技术成熟可靠,投资估算和财务评价结果也表明项目经济效益明显。

本设计包括设计说明书和图纸两部分。说明书主要包括工艺流程的确定,物料衡算,热量衡算,工艺设备的设计及选型等。图纸包括工艺流程图,主设备图等。

篇四:《合成氨工艺》

合成氨工艺

1.概述

合成氨是重要的基本化学产品,在国民经济中占有重要的地位。本装置经增产节能改造后日产液氨1200吨,并付产二氧化碳气体输往尿素装置制造颗粒状尿素

本文相关词条概念解析:

合成氨

合成氨别名:氨气。分子式NH3英文名:syntheticammonia。指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外,绝大部分是合成的氨。合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。我国合成氨行业运行目前发展形势良好,智研数据研究中心随着我国合成氨行业运行需求市场的不断扩大,我国合成氨行业运行迎来一个新的发展机遇。

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