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年產(chǎn)12萬噸合成氨合成工段工藝設(shè)計(jì)開題報(bào)告 學(xué)號(hào) 201204062041 姓 名 吳棟林 指導(dǎo)教師 袁芳 學(xué)院 化學(xué)與制藥工程學(xué)院 專業(yè)/班級(jí) 應(yīng)用化工技術(shù)12/1班 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 年產(chǎn)12萬噸合成氨合成工段工藝設(shè)計(jì) 題目代碼 04306256333 選 題 目 的 及 意 義 氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。隨著世界人口的不斷增加，用于制造尿素、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨以及其他化工產(chǎn)品的氨用量也在增長(zhǎng)。在化學(xué)工業(yè)中，合成氨工業(yè)已經(jīng)成為了重要的支柱產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界每年合成氨產(chǎn)量已達(dá)到1億噸以上，其中約有80%的氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。 合成氨的生產(chǎn)主要分為原料氣的制取和原料氣的凈化與合成。粗原料氣中常含有大量的C，由于CO是合成氨催化劑的毒物，所以必須進(jìn)行凈化處理，通常，先經(jīng)過CO變換反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為易于清除的CO2和氨合成所需要的H2。因此，CO變換既是原料氣的凈化過程，又是原料氣造氣的繼續(xù)。最后，少量的CO用液氨洗滌法，或是低溫變換串聯(lián)甲烷化法加以脫除。 合成氨，除原料為天然氣、石油、煤炭等一次能源外，整個(gè)生產(chǎn)過程還需消耗較多的電力、蒸汽等二次能源，而用量又很大。現(xiàn)在合成氨能耗約占世界能源消費(fèi)總量的3%，中國(guó)合成氨生產(chǎn)能耗約占全國(guó)能耗的4%。因而能耗是衡量合成氨技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)。因此，迫切需要改進(jìn)生產(chǎn)工藝，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。世界合成氨的技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)型蒸汽轉(zhuǎn)化制氨工藝階段、低能耗制氨工藝階段、裝置單系列產(chǎn)量最大化階段。未來合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會(huì)出現(xiàn)原則性的改變，其技術(shù)發(fā)展將會(huì)緊緊圍繞“降低生產(chǎn)成本、提高運(yùn)行周期、改善經(jīng)濟(jì)性”的基本目標(biāo)，進(jìn)一步集中在“大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行”等方面進(jìn)行技術(shù)的研究開發(fā)。 設(shè) 計(jì)（研 究）現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢(shì) 1基本現(xiàn)狀 我國(guó)的氮肥工業(yè)自20世紀(jì)50年代以來,不斷發(fā)展壯大,目前合成氨產(chǎn)量已躍居世界第一位,已掌握了以焦炭、無煙煤、焦?fàn)t氣、天然氣及油田伴生氣和液態(tài)烴多種原料生產(chǎn)合成氨、尿素的技術(shù),形成了特有的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小生產(chǎn)規(guī)模并存的生產(chǎn)格局。目前合成氨總生產(chǎn)能力為4500萬噸/年左右,氮肥工業(yè)已基本滿足了國(guó)內(nèi)需求,在與國(guó)際接軌后,具備與國(guó)際合成氨產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的能力,今后發(fā)展重點(diǎn)是調(diào)整原料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),進(jìn)一步改善經(jīng)濟(jì)性。 2發(fā)展趨勢(shì) 根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析,估計(jì)未來合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會(huì)出現(xiàn)原則性的改變,其技術(shù)發(fā)展將會(huì)繼續(xù)緊密圍繞“降低生產(chǎn)成本、提高運(yùn)行周期,改善經(jīng)濟(jì)性”的基本目標(biāo),進(jìn)一步集中在 “大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行”等方面進(jìn)行技術(shù)的研究開發(fā)。 大型化、集成化、自動(dòng)化,形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模的生產(chǎn)中心、低能耗與環(huán)境更友好將是未來合成氨裝置的主流發(fā)展方向。單系列合成氨裝置生產(chǎn)能力將從2000t/d提高至4000~5000t/d;以天然氣為原料制氨噸氨能耗已經(jīng)接近了理論水平,今后難以有較大幅度的降低,但以油、煤為原料制氨,降低能耗還可以有所作為。 在合成氨裝置大型化的技術(shù)開發(fā)過程中,其焦點(diǎn)主要集中在關(guān)鍵性的工序和設(shè)備,即合成氣制備、合成氣凈化、氨合成技術(shù)、合成氣壓縮機(jī)；在低能耗合成氨裝置的技術(shù)開發(fā)過程中,其主要工藝技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展；實(shí)施與環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)是未來合成氨裝置的必然和惟一的選擇。生產(chǎn)過程中不生成或很少生成副產(chǎn)物、廢物,實(shí)現(xiàn)或接近“零排放”的清潔生產(chǎn)技術(shù)將日趨成熟和不斷完善；提高生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性,延長(zhǎng)運(yùn)行周期是未來合成氨裝置“改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力”的必要保證。有利于“提高裝置生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率、延長(zhǎng)運(yùn)行周期”的技術(shù),包括工藝優(yōu)化技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)等將越來越受到重視。 課 題 研 究 的 主 要 內(nèi) 容 1. 氨的物理化學(xué)性質(zhì) 2. 合成氨的方法 3. 中壓法合成氨的工藝 4. 合成氨合成工段物料衡算 5. 合成氨合成工段熱量衡算 6. 設(shè)備型號(hào)和尺寸的選定 7. 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 8. 設(shè)備的車間廠房布置 9. 三廢的治理及綜合應(yīng)用 課 題 的 工 作 方 案 1. 確定設(shè)計(jì)方案 2. 進(jìn)行物料熱量衡算 3. 設(shè)備工藝計(jì)算 4. 畫點(diǎn)控制點(diǎn)的工藝流程圖 主要參考文獻(xiàn) 1. 小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)(上冊(cè))，化學(xué)工業(yè)出版社，1994 2. 梅安華主編. 小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè). 下冊(cè) [M].1994 3. 郝曉剛等編著. 化工原理課程設(shè)計(jì). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009 4. 陳甘棠主編.化學(xué)反應(yīng)工程[M]. 第三版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.1990（11） 5. 陳五平主編，無機(jī)化工工藝學(xué).第三版. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1985 6. 司航主編.化工產(chǎn)品手冊(cè)[M].第三版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 7. 萬家亮 曾勝年主編.分析化學(xué)[M].第三版. 北京：高等教育出版社.2001（6）． 8. 時(shí) 均等. 化學(xué)工程手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996 9. 趙國(guó)方. 化工工藝設(shè)計(jì)概論. 北京：原子能出版社，1990 10. 陳敏恒等. 化工原理，上下冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1985 11. 化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書編輯委員會(huì)主編.化工容器設(shè)計(jì)[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1987. 12. 余國(guó)琮.化工機(jī)械手冊(cè)[M].天津：天津大學(xué)出版社，1991. 13. 錢頌文.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002. 14. 石油化學(xué)工業(yè)部化工設(shè)計(jì)院主編.小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].石油化學(xué)工業(yè)出版社，1979. 15. 刁玉瑋，王立業(yè)，喻健良.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)[M].大連：大連理工出版社，2006. 16. 黃仲九，房鼎業(yè).化學(xué)工藝學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2008. 計(jì) 劃 進(jìn) 度 2015年3月份，查閱文獻(xiàn)，熟悉課題前期的工作，完成開題報(bào)告和設(shè)計(jì)說明書提綱的撰寫 第二學(xué)期：3-5周 完成論文的綜述。 6-12周 進(jìn)行物料及熱量衡算。 13—17周 設(shè)備工藝計(jì)算。 18周 畫點(diǎn)控制點(diǎn)的工藝流程圖。 19-22周 寫設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 備 注