继续教育学院 毕业设计（论文）
题 目 年产3000吨合成氨厂合成系统工艺设计 专 业 姓 名 学 号 指导教师 起讫日期
2011 年 5 月 26 日
2011年2月21日-2011年5月26日
化学工程与工艺
年产3000吨合成氨厂合成系统工艺设计
摘 要
氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。合成氨工业是基础化学工业之一。其产量居各种化工产品的首位。氨本身是重要的氮素肥料除石灰氮外，其它氮素肥料都是先合成氨，然后加工成各种铵盐或尿素。合成氨的生产主要分为原料气的制取原料气的净化与合成。合成工段是指精炼气反应生成氨气与氢气，从而进一步生产氨产品。本设计是生产3000吨合成氨的工艺计算。
本设计工艺计算部分是对合成塔、水冷器、冷交换器、一级氨冷器、二级氨冷器的物料和热量衡算。主要设备计算部分是合成塔与冷交换器的外筒强度计算，里面包括筒身强度计算、主要螺栓强度计算、大顶盖强度计算、电热器盖及其螺栓强度计算。设计中，在混合气体中的气氨未冷凝时，采用分压叠加法，即先算出高压下真实分子热容，再换算为平均分子热容，在有气氨冷凝时，因处于氨饱和区内，则采用压力校正法，即先算出常压下平均分子热容，再换算为高压下平均分子热容。
关键词：合成塔 冷交换器 精炼气 合成氨
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目录
摘 要 ..................................................................................................................... I 第一章 设计项目 ................................................................................................... 1 第二章 前言 ........................................................................................................... 2
2.1合成氨的用途................................................................................................................ 2 2.2合成氨的性质................................................................................................................ 2 2.3合成氨的工艺流程........................................................................................................ 3 2.4发展前景........................................................................................................................ 5
第三章 工艺设计说明书 ....................................................................................... 7
3.1 产品用途、原料规格要求......................................................................................... 7 3.2 设计任务书及本设计主要工艺技术指标................................................................. 7 3.3 主要公式、物性数据来源及计算公式..................................................................... 8 3.4 环保及安全要求....................................................................................................... 10
第四章 设计计算书 ...........................................................................................11
4.1 物料衡算..................................................................................................................... 11 4.2 热量衡算..................................................................................................................... 19 4.3 主要设备工艺计算..................................................................................................... 33
第五章 小结 .......................................................................................................75 参考文献 ...............................................................................................................76 致 谢 .....................................................................................................................77 附录 .......................................................................................................................78
① 合成塔装配图............................................................................................................... 78 ② 带控制点的工艺流程图............................................................................................. 78
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第一章 设计项目
设计项目名称：3000吨型合成氨厂合成系统工艺和设备设计 工艺设计条件：
1.1物料衡算
计算基准：1000标准立方米精炼气
2.1热量衡算
计算基准：1000标准立方米精炼气 小时氨产量：680 Kg 基准温度：0℃
液氨的焓：采用《氮气工作者手册》中的数据 高压混合气体平均分子热容计算方法：
本设计中，在混合气体中的气氨未冷凝时，采用分压叠加法，即先算出高压下真实分子热容，再换算为平均分子热容，在有气氨冷凝时，因处于氨饱和区内，则采用压力校正法，即先算出常压下平均分子热容，再换算为高压下平均分子热容。因此两种方法的计算结果是有出入的。有时，在同一设备中会有处于和不处于氨饱和区的几种气体同时出现，为了避免采用两种不同的热容计算法而引起误差，就统一采用压力校正法(如冷交换器等）。
1.3主要设备工艺计算
计算基准：每小时氨产量680Kg，结合VSH-XB版设备复核进行。
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