年产三十万吨合成氨合成工段工艺设计_毕业设计说明书
54页1、河南城建学院专科毕业设计(论文) 绪论1年产三十万吨合成氨合成工段工艺设计1.绪论1.1 合成氨简介在高温高压和催化剂存在的条件下,将精制的氢氮混合气直接合成为氨,然后将所得的气氨从未合成的为氨的混合气中冷凝分离出来。由于受反应平衡影响,氢氮混合气不能全部转化为氨,反应后气体中一般只有 10%-20%,通常采用冷冻的方法将已合成的氨分离,然后在未反应的氢氮混合气中补充新鲜气进行循环反应。氨合成反应是一个放热反应,而氨分离过程又要消耗大量的冷量。在氨合成系统中合理设计回收反应热的设备,可降低冷量的消耗。氨合成工段的生产状况直接影响到合成氨厂生产成本的高低,它是合成氨厂节能减排的关键工序之一。根据合成氨反应中采用的压力、温度及催化剂型号的不同,氨合成的方法可以分为低压法(15-20MPa) 、中压法(20-32MPa)和高压法三种。目前合成氨厂普片采用的采用的是低压法和中压法。1.2 合成氨概况合成氨是重要的无机化工产品之一,最早是由德国化学家哈伯于 1902 年研究出来的,其原理是由氮气和氢气在一定条件下直接合成氨,并于 1908 年申请专利。后来,他继续研究,于 1909 年改进了合成
2、技术,使氨的含量达到 6%以上。合成氨工业起初是因为制作炸药而被重视,在 20 世纪初期形成规模,为战争服务;第一次世界大战结束后,转向为农业、工业服务。随着科学技术的发展,对合成氨的需要量日益增长。20 世纪 50 年代后氨的原料构成发生重大变化,近数十年来合成氨工业发展很快,大型化、低能耗、清洁生产成为合成氨装置发展主流,技术改进主要方向是研制性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等。合成氨工业已有一个世纪的历史,在国民经济中占有重要地位。合成氨在农业上有非常重要的地位,氮肥,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。同时,合成氨也是大宗化工产品之一,世界每年合成氨有 80%用来生产化学肥料,20%作为其它化工产品的原料。据 IFA 全球合成氨产能的调查,统计从2007 年的 1.763 亿吨 NH3 已增加到 2012 年的 4.652 亿吨 NH3,增加量的三分之河南城建学院专科毕业设计(论文) 绪论2一将通过产能改造实现,其余三分之二将通过全球范围内近 50 套生产装置的开车实现,其中有一半来自中
3、国。2008 年中国合成氨新建或拟建项目产能达 300 万吨,其中平安化肥有限责任公司设计年产合成氨 15 万吨、硝铵 30 万吨,项目总投资 8 亿元,建设周期为 2009 年-2010 年;潞安矿业集团有限责任公司计划投资年产合成氨 30 万吨建设周期为 2009-2011 年,总投资为 28 亿元;中国石油青海油田分公司投资建设年产合成氨 45 万吨,前期工作已开始,项目总投资 25 亿元;山西同德化工股份有限公司 08 年投资建设年产合成氨 18 万吨、硝酸铵 10 万吨、甲醇 3 万吨、尿素 22 万吨。山西省临汾市建设年产 18 万吨合成氨、年加工 30 万吨尿素的生产装置。 该项目建设周期为 2008 年-2010 年,项目总投资为 8.4399 亿元;安徽三星化工有限责任公司投资 年产 50 万吨合成氨 100 万吨尿素 6 万吨三聚氰胺工程。2009 年初年国务院研究通过保障化肥生产供应,促进化肥行业改革和发展的政策,标志着国内化肥市场化改革的正式启动,国家对支持农业生产、保障粮食安全给予了极大的重视,为了调动农民的种田积极性,各项农资补贴大幅度提高。这些政策不但调动
4、了农民种田、购肥的积极性,也成为支撑化肥市场的信心,国内化肥市场产能大量释放。春节过后,随着供电和运输逐步恢复,尿素和硝酸企业开始复工或加大生产负荷,春季用肥季节的逐渐临近,各地尿素市场开始出现回暖,对合成氨市场需求也逐渐上升,来自 chemsino 分析预测,09 年合成氨市场仍将保持稳定 ,新建装置项目计划延展受到国家产业政策的鼓励,当前我国尿素供应依旧紧张,今后 5-10 年内,我国尿素的需求将增加 1000万吨以上,合成氨行业景气度依旧看好。1.3 合成氨工业的发展趋势原料路线的变化方向 煤的储量约为石油、天然气总和的 10 倍,自从 70 年代中东石油涨价后,从煤制氨路线重新受到重视,但因以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故,到 20 世纪末,世界大多数合成氨厂仍将以气体燃料为主要原料。节能和降耗 合成氨成本中能源费用占较大比重,合成氨生产的技术改进重点放在采用低能耗工艺、充分回收及合理利用能量上,主要方向是研制性能更好的催化剂、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等。与其他产品联合生产 合成氨生产中副产大量的二氧化碳,不仅可用于冷冻
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