1、毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目： 合成氨一氧化碳变换工艺姓 名： 刘 冬 冬 编 号： 20102002077 平顶山工业职业技术学院2013 年 3 月 18 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 刘 冬 冬 专业 煤炭深加工与利用 任 务 下 达 日 期 2013 年 3 月 5 日设计（论文）开始日期 2013 年 3 月 15 日设计（论文）完成日期 2013 年 4 月 25 日设计（论文）题目： 合成氨一氧化碳变换工艺 A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 陈 宇 系（部）主 任 吴 济 民 2013 年 3 月 15 日平顶山
2、工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录化工 系 煤炭深加工与利用 专业，学生 刘冬冬 于 2013 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 合成氨一氧化碳变换工艺 专题（论文）题目：合成氨一氧化碳变换工艺 指导老师： 陈 宇 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 刘冬冬 专业 煤炭深加工与利用 年级 10 级 毕业
3、设计（论文）题目： 合成氨一氧化碳变换工艺 评 阅 人： 指导教师： 陈 宇 （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： 吴 济 民 （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）摘 要本文介绍了合成氨生产基本情况以及年产五十万吨合成氨系统流程，介绍了一氧化碳变换的基本原理，工艺条件以及工艺参数和变换催化剂的选择原则。并且对第一和第二变换炉进行热量和能量衡算，对催化剂装填量进行计算，掌握变换系统的工艺方法以提高从造气工序生产出的粗煤气中的氢含量，降低其中的一氧化碳含量。 关 键 词：合成氨 半水煤气 变换 工艺条件 一氧化碳含量论文类型：基础研
4、究平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）SummaryThis article introduces the basic situation of ammonia production as well as producing 500,000 tons of synthetic ammonia system processes, describes basic principles of transformation of carbon monoxide, process conditions and the principle of process parameters and sel
5、ection of catalyst. And the first and second transform furnace heat, and energy balance, perform calculations on the amount of catalyst packing, master the shift system technology to improve from the crude gas in gas-making process to produce hydrogen, reducing the concentration of carbon monoxide.K
6、eywords: Synthetic ammonia Semi-water gas Transform Process conditions Carbon monoxide content平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）目 录第 1 章 合成氨概述 .11.1 合成氨的生产过程 .11.1.1 氨的性质 .11.1.2 氨的用途 .11.1.3 氨合成的原料 .11.2 合成氨工业在国民经济中的重要地位 .21.3 合成氨工业发展简介 .21.4 晋开集团合成氨的生产方法 .3第 2 章 工艺说明 .42.1 工艺目的 .42.2 工艺原理 .42.3 工艺条件对 CO 含量的影响
7、 .42.3.1 反应温度的影响 .42.3.2 水蒸气含量的影响 .52.3.3 压力的影响 .62.4 催化剂的选择 .625 热量回收 .7第 3 章 工艺计算 .83.1 已知条件与要求 .83.2 核算 .83.3 计算煤气成分 .83.4 变换炉温升估算 .9第 4 章 物料衡算 .104.1 变换炉的物料衡算 .104.1.1 第一变换炉的物料衡算 .104.1.2 第二变换炉的物料衡算 .124.2 变换炉催化剂用量的物料衡算 .144.2.1 运用无机物工艺学上册变换催化剂用量计算 .154.2.2 通过触媒床气体的体积确定 .15第 5 章 热量衡算 .175.1 第二换热
8、器进口煤气温度的计算 .175.2 第一换热器进口煤气温度的计算 .185.3 第一换热器热量衡算 .195.4 第二换热器热量衡算 .205.5 第一变换炉的热量衡算 .215.6 第二变换炉的热量衡算 .21参考文献 .23致 谢 .24平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 1 章 合成氨概述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。为了与其他制氨方法相区别，将这种直接合成的产物称为“合成氨” 。目前工业上生产氨的方法几乎全部都采用氢氮气直接合成法，但合成氨的名称一直沿用至今。
9、1.1.1 氨的性质合成氨别名：氨气。分子式 NH3，英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产物外，绝大部分是合成的氨。氨在常温、常压下为无色气体，比空气轻，具有特殊的刺激性臭味，较易液化。当温度250C、压力 1MPa 时，气态氨可液化为无色的液氨。氨气易溶于水，溶解时放出大量的热。液氨或干燥的氨气对大部分物质不腐蚀，在有水存在时，对铜、银、锌等金属有腐蚀。氨是一种可燃性气体，自燃点为 6300C，故一般较难点燃。1.1.2 氨的用途合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。合成氨生产，首先必须制取含氢和氮的原料气。氮气来源于空气，可以在低温下将空气液化，分
10、离而得；也可在制氢过程中加入空气，直接利用其中的氮。合成氨生产大多采用后一种方式提供氮。氢气的主要来源是水和碳氢化合物中的氢元素，以及含氢的工业气体。1.1.3 氨合成的原料合成氨生产常用的原料包括：焦碳、煤、焦炉气、天然气、石脑油和重油。不论以固体、液体或气体为原料，所得到的合成氨原料气中均含有一氧化碳。固体燃料气化所得半水煤气中的一氧化碳含量为 28%30%，烃类蒸汽转化为 12%13%，焦炉转化气为 11%15%，重油部分氧化为 44%48%。一氧化碳的清除一般分为两次。大部分一氧化碳，先通过变换反应，即在催化剂存在的条件下，一氧化碳与水蒸气作用生成氢气和二氧化碳。通过变换反应，既能把一
11、氧化碳变为易于清除的二氧化碳，同时，又可制得与反应了的一氧化碳相等摩尔的氢，而所消耗的只是廉价的水蒸气。因此，一氧化碳的变换既是原料气的净化过程，又是原料气制造的继续。最后，残余的一氧化碳再通过铜氨液洗涤法、液氮洗涤法或甲烷化法等方法加以脱除。平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）1.2 合成氨工业在国民经济中的重要地位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。氨的用途很广。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%
12、，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。氨是氮肥的主要原料，可生产尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵等；氨还可用来生产多种复合化肥，如磷酸氢铵等。对农业生产有重大意义。氨也是一些工业部门的重要原料。工业用氨量已占合成氨产量的百分之十以上。基本化学工业中的硝酸、纯碱、各种含氮无机盐，有机化学中的各种含氮中间体。制药工业中的磺胺类药物和高分子化学工业中的氨基塑料、聚酰胺纤维、丁腈橡胶等，都需直接或间接以氨为原料。食品工业中，氨广泛用作冷冻剂，冶金工业、石油加工工业、机械工业亦需使用氨或其加工产品。氨还应用于国防和尖端科学技术部门。制造三硝基甲苯、
13、三硝基苯酚、硝化甘油、硝化纤维等多种炸药都要消耗大量的氨。生产导弹、火箭的推进剂和氧化剂，同样也离不开氨。不仅如此，合成氨工业的迅速发展，又促进了一系列科学技术和化学合成工业的发展。如高压低温技术、催化和特殊金属材料的应用、固体燃料气化、液体和气体燃料的合理使用，以及尿素、甲醇、高级醇的合成，石油加氢，高压聚合物（如高压聚乙烯）的生产等，都是在合成氨工业的基础上发展起来或应用其生产技术成就而获得成功的。随着科学和生产技术的发展，合成氨工业在国民经济各部门中的作用必将日益显著。1.3 合成氨工业发展简介1784 年，有学者证明氨是由氮和氢组成的。19 世纪，人们试图利用高温、高压、电弧、催化剂等手段试验直接合成氨，均未成功。19 世纪末，在化学热力学、动力学和催化剂等领域取得一定进展后，对合成氨反应的研究有了新的进展。1901 年法国物理化学家吕查得利开创性地提出氨合成的条件是高温、高压，催化剂存在。1912 年在德国建立了世界上第一个日产 30 吨的合成氨厂。在以后的生产过程中，人们对合成氨的生产工艺进行了不断改进和完善，如变换工艺的改进。原料气净化方法的革新及合成塔的改造等，但工艺路线没有大的变化。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。为了满足我国社会主义建设发展的需要，在发展煤炭
