合成氨合成工段的工艺装置设计

1. 合成氨三种工艺流程是哪三种分别帮我做一下介绍!帮帮忙,毕业设计...

1.合成氨的工艺流程
(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转化法制取合成气。
(2)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。
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：
CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ
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 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转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，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法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。
粗原料气经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。 4
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化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(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(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3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%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3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 =-206.2kJ/mol 0298HΔ
CO2+4H2→CH4+2H2O =-165.1kJ/mol 0298HΔ
(3)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。氨的合成是提供液氨产品的工序，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) =-92.4kJ/mol

2. 合成氨工艺

在200MPa的高压和500℃的高温和催化剂作用下，N2+3H2====2NH3,经过压缩冷凝后，将余料在送回反应器进行反应，
合成氨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。
生产方法 生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。
①天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
②重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但模悔需要有空气咐掘分离装置。空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。
③煤（焦炭）制氨。随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。
用途 氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。
贮运 商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运
合成氨是以碳氨为主要原料, 我司可承包的 合旦简正成氨生成成套项目, 规模有 4×104 吨/年, 6×104 吨/年, 10×104 吨/年, 30×104 吨/年, 其产品质量符合中国国家标准.
1. 工艺路线：
以无烟煤为原料生成合成氨常见过程是:
造气 -> 半水煤气脱硫 -> 压缩机1，2工段 -> 变换 -> 变换气脱硫 ->压缩机3段 -> 脱硫 ->压缩机4，5工段 -> 铜洗 -> 压缩机6段 -> 氨合成 -> 产品NH3

采用甲烷化法脱硫除原料气中CO. CO2 时, 合成氨工艺流程图如下:
造气 ->半水煤气脱硫 ->压缩机1,2段 ->变换 -> 变换气脱硫 -> 压缩机3段 ->脱碳 -> 精脱硫 ->甲烷化 ->压缩机4,5,6段 ->氨合成 ->产品NH3

2. 技术指标:
(1) 原料煤: 无烟煤: 粒度15-25mm 或25-100mm
固定75%蒸汽: 压力0.4MPa, 1-3MPa
(2) 产品: 合成氨：氨含量（99.8%） 残留物含量（0.2%）

3. 消耗定额: ( 以4×104 吨/年计算)
(1) 无烟煤( 入炉) : 1,300kg
(2) 电: 1,000KWH( 碳化流程), 1,300KWH( 脱碳流程)
(3) 循环水: 100M3
(4) 占地: 29,000M2

4. 主要设备:
(1) 造气炉
(2) 压缩机
(3) 铜洗
(4) 合成塔

3. 合成氨的工艺流程是什么

第一步是原料气的制备。采用合成法生产氨，首先必须制备含氢和氮的原料气。它可以由分别制得的氢气和氮气混合而成，也可同时制得氢氮混合气。

第二步是原料气的净化。制取的氢氮原料气中都含有硫化合物、一氧化碳、二氧化碳等杂质。这些杂质不仅能腐蚀设备，而且能使氨合成催化剂中毒。因此，把氢氮原料气送入合成塔之前，必须进行净化处理，除去各种杂质，获得纯净的氢氮混合气。

第三步是原料气的压缩和氨的合成。将纯净的氢氮混合气压缩到高压，并在高温和有催化剂存在的条件下合成为氨。

生产合成氨的原料主要焦炭、煤、天然气、重油、轻油等燃料，以及水蒸气和空气；生产合成氨的主要过程一般如下图所示。

原料 →原料气的制备 → 脱 硫→ 一氧化碳的变换→ 脱 碳→ 少量一氧化碳及二氧化碳的清除→压 缩 →氨的合成→ 产品氨。

(3)合成氨合成工段的工艺装置设计扩展阅读：

氨分子式为NH₃，是一种无色气体，有强烈的刺激气味。极易溶于水，常温常压下1体积水可溶解700倍体积氨，水溶液又称氨水。降温加压可变成液体，液氨是一种制冷剂。

氨也是制造硝酸、化肥、炸药的重要原料。氨对地球上的生物相当重要，它是许多食物和肥料的重要成分。氨也是所有药物直接或间接的组成。

氨有很广泛的用途，同时它还具有腐蚀性等危险性质。由于氨有广泛的用途，氨是世界上产量最多的无机化合物之一，多于八成的氨被用于制作化肥。由于氨可以提供孤对电子，所以它也是一种路易斯碱。

4. 从合成氨造气工段设计中得到什么结论

合成氨的工业简述 合成氨工业的简要流知指程图：
(1)原料气的制取. N2：将搭档配空气液化、蒸发分离出N2，或将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2. H2：用水和焦炭(或煤、石油、天然气等) （中国主要以煤生产氨）在高温下制取，如
(2)制得的N2、H2需净化、除杂，再用压缩机压缩至高压，.因为若有杂质存在可使催化剂失去催化作用，也称使催化剂“中毒”.
(3)在适宜条件下，在氨合成塔中进行合成. 合成氨的适宜条件的选择： 浓度：一般采用N2和H2的体积比1∶3，同时增大浓度，不加大某种反应物的浓度，这是因为合成氨生产的原料气要循环使用.按1∶3循环的气体体积比，仍会保持1∶3. 温度：合成氨是放热反应，降低温度虽有利于平衡向正反应方向移动，但温度过低，反应速率过慢，所以温度不宜太低，在500℃左右为宜，而且此温度也是催化剂的活性温度范围. 压强：合成氨是体积缩小的可逆反应，所以压强增大，有利于氨的合成，但压强过高时，对设备的要求也就很高，制造设备的成本就高，而且所需的动力也越大，应选择适当的压强，一般采用2×107PA～5×107PA. 催化剂：用铁触媒作催化剂，能加快反应速率，缩短达到平衡时间. 可将合成氨的适宜条件归纳为： ①增大氨气、氢气的浓度，及时将蠢帆生成的氨分离出来；②温度为500℃左右；③压强为2×107PA～5×107PA；④铁触媒作催化剂. (4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将未反应的H2、N2循环送入合成塔，使其充分利用. 生产是在密封、高压、高温下连续进行的。

5. 合成氨过程如何选择和控制工艺条件

氨合成的生产工艺条件必须满足产量高，消耗定额低，工艺流程及设备结构简单，操作方便及安全可靠等要求。决定生产条件的因素是压力、温度、空间速度、气体组成和催化剂等。
一、压力
提高压力，对氨合成反应的平衡和反应速率都是有利的，在一定的空速下，合成压力越高，出口氨浓度越高，氨净值越高，合成塔的生产能力也越大。氨产率是随着压力的升高而上升的。
氨合成压力的高低，是影响氨合成生产中能量消耗的主要因素。氨合成系统的能量消耗主要包括原料气压缩功，循环气压缩功和氨分离的冷冻功。提高操作压力，原料气压缩功增加。但合成压力提高时由于氨净值增高，单位氨产品所需的循环气量减少，因而循环气压缩功减少。同时压力高也有利于氨的分离，在较高温度下气氨即可冷凝为液氨，冷冻功减少。实践证明，操作压力在 20~35MPa时总能量消耗较低。
二、温度
氨合成反应必须在催化剂的存在下才能进行，而催化剂必须在一定的温度范围内才具有催化活性，所以氨合成反应温度必须维持在催化剂的活性温度范围内。
通常，将某种催化剂在一定生产条件下具有最高氨生成速率的温度称为最适宜温度，不同的催化剂具有不同的最适宜温度，而同一催化剂在不同的使用时期，其最适宜温度也会改变。例如，催化剂在使用初期活性较强，反应温度可以低些；使用中期活性减弱，操作温度要提高；使用后期活性衰退，操作温度要比使用中期更提高一些。此外，最适宜温度还和空间速度，压力等有关。
空间速度对最适宜温度的影响。在一定空速下，开始时氨产率随着温度的升高而增加；达到最高点后，温度再升高，氨产率反而降低，不同的空间速度都有一个最高点，也就是最适宜温度。所以为了获得最大的氨产率，合成氨的反应随空间速度的增加而相应的提高，在最适宜温度以外，无论是升高或降低温度，氨产率都会下降。
催化剂层内温度分布的理想状况应该是降温状态，即进催化剂层的温度高，出催化剂层的温度比较低，这是一个高速反应（催化剂层上部）与最大平衡（催化剂层下部）相结合的方法，因为刚进入催化剂层的气体中含氨量低，距离平衡又远，需要迅速地进行合成反应以提高含氨量，因此催化剂层上部温度高就能加快反应速率。当气体进入催化剂层下部，气体中含氨量已增高了，催化剂温度低就可以降低逆反应速率，从而提高了气体中平衡氨含量。
催化剂层中温度分布是不均匀的，其中温度最高的点称为热点。
三、空间速度
当操作压力、温度及进塔气组成一定时，对于既定结构的合成塔，增加空间速度也就是增快气体通过催化剂床层的速度，气体与催化剂接触时间缩短，使出塔气中氨含量降低，即氨净值降低。但由于氨净值降低的程度比空间速度的增大倍数要少，所以当空速增加时，氨合成的生产强度有所提高，氨产量有所增加。在其他条件一定时，增加空间速度能提高催化剂生产强度。但空速增大，将使系统阻力增大，压缩循环气功耗增加，冷冻功也增大。同时，单位循环气量的产氨量减少，所获得的反应热也相应减少。当单位循环气的反应热降到一定程度时，合成塔就难以维持“自热”。
一般中压法合成氨，空速在20000～40000h－1之间。
四、合成塔进塔气体组成
合成塔进口气体组成包括氢氮比、惰性气体含量与初始氨含量。当氢氮比为3时，可获得最大的平衡氨浓度，但从氨的反应机理可知，氮的活性吸附是氨合成反应过程中控制步骤，因此适当提高氮气浓度，对氨合成反应速率是有利的。在实际生产中，进塔循环气的氢氮比控制在2.5～2.9比较合适。由于氨合成时氢氮比是按3:1而消耗的，因此补充的新鲜气的氢氮比应控制在3，否则循环系统中多余的氢或氮就会积累起来，造成循环气中氢氮失调。
惰性气体（CH4、Ar）不参加反应，但由于它的存在会降低氢氮气的分压，对化学平衡和反应速率都是不利的，导致氨的生成率下降。同时，由于惰性气体不参与反应，当通过合成塔时，会将塔中的热量带走，造成催化剂层温度下降，而且，还会使压缩机作虚功。
惰性气体来自新鲜气。随着合成反应的进行，惰性气体留在循环气中，新鲜气又不断补充在循环气中，这样循环气中的惰性气体会越来越多，因此必须将惰性气体排出。生产中采用不断排放少量循环气的办法来降低系统惰性气体含量。放空量增加，可使循环气中惰性气体含量降低，提高合成率，但是氢和氮也随之被排出，从而造成氢氮气的损失增大。因此，控制循环气中的惰性气体含量过高或过低都是不利的。
循环气中惰性气体含量的控制，还与操作压力和催化剂活性有关。操作压力较高及催化剂活性较好时，惰性气体含量高一些，也能获得较高的合成率。相反，循环气中惰性气体含量就应该低一些。一般循环气中惰性气体含量控制在12%～18％较为合适。
目前一般采用冷凝法分离反应后气体中的氨，由于不可能把循环气中的氨完全冷凝下来，所以返回合成塔进口的气体多少还含有一些氨。进塔气中的氨含量，主要决定于进行氨分离时冷凝温度和分离效率。冷凝温度愈低，分离效果愈好，进塔气中氨含量也就愈低。降低进塔气中氨含量，可以加快反应速率，提高氨净值和催化剂的生产能力。但将进口氨含量降得过低。势必将循环气冷至很低的温度，使冷冻功耗增大。
合成塔进口氨含量的控制也与合成压力有关。压力高，氨合成反应速率快，进口氨含量可控制高些，压力低，为保持一定的反应速率，进口氨含量应控制得低些。当采用中压时，进塔气中氨含量控制在3.2%～3.8％。

6. 求毕业设计《合成氨合成工段工序设计》一份，CAD图纸3张：工艺流程图、工艺流程图、物料流程图各一张

亲
能给我发一下合成氨合成工段的CAD的图纸么
主要是工艺流程图

7. 氨的合成的工艺流程

合成氨是以碳氨为主要原料, 我司可承包的 合成氨生成成套项目, 规模有 4×104 吨/年, 6×104 吨/年, 10×104 吨/年, 30×104 吨/年, 其产品质量符合中国国家标准.
1. 工艺路线：
以无烟煤为原料生成合成氨常见过程是:

造气 -> 半水煤气脱硫 -> 压缩机1，2工段 -> 变换 -> 变换气脱硫 ->压缩机3段 -> 脱硫 ->压缩机4，5工段 -> 铜洗 -> 压缩机6段 -> 氨合成 ->瞎巧 产品NH3
采用甲烷化法脱硫除原料气中CO. CO2 时, 合成氨工艺流程图如下:

造气 ->半水煤气脱硫 ->压缩机1,2段 ->变换 -> 变换气脱硫 -> 压缩机3段 ->脱碳 -> 精脱硫 ->甲烷化 ->压缩机4,5,6段 ->氨合成 ->产品NH3
2. 技术指标:

(1) 原料煤: 无烟煤: 粒度15-25mm 或25-100mm
固定75%蒸汽: 压力0.4MPa, 1-3MPa
(2) 产品: 合成氨：氨含量（99.8%） 残留哪衫物含量（0.2%）

3. 消耗定额: ( 以4×104 吨/年计算)

(1) 无烟煤( 入炉) : 1,300kg
(2) 电: 1,000KWH( 碳化流程), 1,300KWH( 脱碳流程)
(3) 循磨缓键环水: 100M3
(4) 占地: 29,000M2
4. 主要设备:
(1) 造气炉
(2) 压缩机
(3) 铜洗
(4) 合成塔