当今，在中国的化工产品产量中，排名第一的是氨，由于其在国民经济，尤其是在农业发展生产领域方面有着极其重要的作用，所以氨当之无愧成为我国十分关键的化工产品。在工业中，要想顺利的完成对合成氨生产的设计规划，就必须要了解合成氨生产各阶段的原理，理清各个步骤的要求，弄清合成氨的生产流程等。本次我的课题是关于合成氨的工艺设计，我采用的研究方法是技术较为成熟的半水煤气合成法，再根据我国的大部分合成氨厂依旧采用煤为主要原料生产氨的现状，因此我所采用的原料是煤和氮气（来源于空气中），根据课题要求，在设计计算的过程中，原料我直接采用的是H2和N2，主要利用合成塔合成，并通过一系列如氨冷器、分离器等设备，在高温下完成对氨的合成的生产过程。关键词 合成塔，合成工段，半水煤气
目 录
1 引言 1
1.1 氨的性质 1
1.2 原料气的来源 2
1.3 合成氨的发展史 3
2 流程方案的选择 5
2.1 生产流程原理 5
2.2 不同的生产流程方法及其特点 6
3 工艺流程选择及简介 7
3.1 工艺流程的标准 7
3.2 工艺流程的概述 7
3.3 工艺流程方框图 8
4 工艺计算 8
4.1 物料衡算 9
4.2 热量衡算 32
5 设备选型与设计计算 46
5.1 废热锅炉设备工艺计算 46
5.2 主要设备选型汇总表如下 52
6 环境保护与安全措施 52
6.1 三废的治理简述 52
6.2 生产过程中的安全措施 53
7 技术经济概算与项目管理 53
结论 54
致谢 55
参考文献 56
1 引言
氨在我国的基础化工产品中的地位是其他化工产品所无法撼动的，这不仅仅是因为氨的产量最高，还有其对国民经济的发展有着极大的促进发展的作用，更为重要的是，它对于农业生产有着无法比拟的作用，作为拥有大量人口的中国，食粮的高产量的重要性不问可知，而氨的生 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: #351916072# 
产，是保证粮食高产量的不可或缺的一环，由氨为原料所生产的各种化肥中，例如用于农业食品生产过程中的肥料，例如有尿素，硝酸钙，硝酸钠包括各种氮复合肥等，都对当今的粮食的生产起着不可忽视的关键作用，此外，在化学纤维以及塑料等生产工艺领域中，氨也无处不在，例如含氮无机盐、聚氨酯、聚酰胺纤维等，它们的制备都是需要以氨作为基本原料的。不仅如此，在国家防御工业的技术中，例如制造三硝基甲苯和硝化纤维等多种火药，也是需要以氨作为基本原料的，此外，空调冰箱等用于冷藏系统中的制冷剂也可以用氨，在其他各个领域中（如机械，医药等），氨也都是无处不在的一部分。
20世纪前期，当时的人们就已经使用三种方法成功的实现了固氮：第一种是合成氨法、第二种是电弧法、第三种是氰氨法。我国合成氨生产起点较晚，但70年代后，随着石油等工业的发展，以及人口的增多导致农业生产发展迫切需要新的技术等，我国前后从国外引进一系列大型的合成氨装置，逐渐形成大型中型小型合成氨厂相联合的工艺布局，从技术方面来说，我国已经踏入世界先进合成氨工业国家行列，高度自动化的生产操作、向大型化发展的生产规模、对生产过程产生的热能的综合合理的利用，不断追求先进的技术经济指标，从原料方面来说，我国从早期的单一煤炭原料发展到后来的煤粉，天然气，轻重油等，更加节能环保。此外，我国自主研究制造的关于生产过程中所需要的催化剂，也都有了良好的性能，逐渐走向成熟。今后，随着我国工业产业以及合成氨工业的不断发展，我国合成氨产业也必定会有更大的发展空间[1]。
1．1 氨的性质
1.1.1 氨的物理性质
常温常压下，氨（Ammonia， NH3）是具有强烈刺激性气味的气体，颜色无色，密度是0.7710kg/m3，相对密度是0.5971(空气是1.00) ，沸点是33.5℃。容易被液化成无色的液体，因为只要在常温下向其加压即可让其液化，氨的临界温度是132.4℃，临界压力是11.2兆帕，换算为112.2大气压，液化的氨称为液氨。氨容易与水相溶，与水反应生成氨水，氨水的PH呈弱碱性，不过氨水很不稳定，略微受热就能分解成水还有氨气。在常温常压下，600个体积的氨能溶解在一个体积的水中，在标准状况下，当一个体积水中溶解有1300个体积氨的水溶液的时候，我们称之为氨水，所以，要是发生跑氨事故，我们可以采用用水喷淋的方法应对，这样也能收到比较不错的效果[2]。
1.1.2 氨的化学性质
（1）氨和水发生反应生成氨水，反应方程式如下:
NH3+H2O=NH3H2O
（2）氨和CO2以及H2O作用生成碳酸氢铵的方程式如下：
NH3+H2O+CO2=NH4HCO3
（3）氨和酸或酐的反应，这是生产氮肥的基本反应，反应方程式如下：


（4）生成尿素的反应方程式如下：
2NH3+CO2=NH4COONH2
NH4COONH2=CO(NH2)2+H2O
对大部分物质而言，氨水并没有腐蚀性，不过若是在水汽的环境中，它能一定程度的腐蚀铜、银等，如果要用铁桶去装氨水，需要在铁桶内侧涂沥青，用来防止氨对铁桶的腐蚀。
1．2 原料气的来源
合成氨生产设计中所需要用的两个的原料气分别是：H2和N2。因为空气中含有大量的氮气，所以氮气来源于空气，从空气中提取，而氢气则主要通过半水煤气来生成，首先说明煤气如何制备的，煤气的基本原料是煤，反应条件是高温，向反应系统中加入水蒸气和空气，亦或者通入含有水蒸气和富氧空气的混合气（它们被统称为汽化剂），然后经过一系列的反应最终得到含有多种气体的混合气体，这种混合气体里包含CO2、CO、H2、N2等气体，此外还含有少量的甲烷等惰性气体，我们把这种混合气体就叫做煤气。

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