在化工产品产量中，合成氨的产量排在第一位。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。此次我的课题是关于合成氨的变换工段工艺设计，我采用的研究方法是中温中压三段变换方法，原料是煤炭和氮气（来源于空气中）。其原理简单，分为一段二段三段反应。在饱和热水塔中，半水煤气从塔底向上，热水从塔顶向下，相遇产生热传质，加湿了气体，在进气水分离器除去水，通过主热和中间换热器，最后是电炉加热，增高温度到320摄氏度，可以进入一段反应。反应后加水进入二段反应，二段反应后通过中间换热器升温，进入三段反应。最后三段反应完，半水煤气一氧化碳的含量从28.5%降到约3.0%，让其满足了此次变换工段设计的要求。本设计将描述变换理论，变换过程计算和设备选型等，并计算相关的各项数据。关键词变换工段工艺；半水煤气；中变炉
目 录
1 绪论 1
1.1 氨的性质和用途 1
1.2 合成氨生产方法简介 2
1.3 一氧化碳变换在合成氨中的意义 3
2 一氧化碳脱除方法和选择 4
2.1 一氧化碳的脱除方法 5
2.2 一氧化碳脱除的方案选择 6
3 一氧化碳变换方案 7
3.1 变换方案的选择 7
3.2 中变炉的选择 8
4 一氧化碳变换催化剂 8
4.1 催化剂的中毒及其保护 8
4.2 中温催化剂的升温和还原 9
4.3 各种中温变换催化剂的特点 9
5 变换工段的工艺计算 9
5.1 中变炉的计算（以一吨氨为基准计算） 9
5.2 主热交换器物料及热量衡算 22
6 主要设备总览表 23
7 环境保护与安全措施 24
7.1 三废的治理简述 24
7.2 生产过程中的安全措施 24
8 技术经济概算与项目管理 26
结论 27
参考文献 28
1 绪论
在化工诸多领域中，合成氨工业发展壮 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
大，已经到达不可或缺的地步。随着生活水平的不断提高，人口不断的增长，氨的使用量在诸多领域中的化学产品用量不断增加，并且氨的生产工艺越来越成熟，大量的合成氨产品应用于生活中的各方各面。
中国的合成氨工业发展了几十年，不断变强，全球合成氨的年产量为5800万641万吨，其中88%用于化肥生产;年产30万吨/年，工厂有74、49.4%、8万吨/年、223、82.4%、40万吨/年(单系列)3000吨/年，来自中国1000家工厂。到目前为止，只有300家工厂，但总产量没有下降，而是增加了，2011年的尿素出口量更是显著增加,保证了未来几年粮食的饱满。为什么中国粮食连续年增加了收成,取决于一个国家的农业支持政策,回族侬,和农业,取决于两个品种,三是由化学肥料。由此可见，氨工业是国家发展的需要和人民生活的需要。
世界合成氨技术的发展也是大方向进步的，其中经历了三个阶段，传统型蒸汽转化制氨工艺，低能耗制氨工艺、装置单系列产量最大化。就目前发展的情况来考虑，未来合成氨的技术不会发生大幅度变化，其技术发展会更加考虑到环保问题与经济效益的问题，一是降低合成氨的生产成本，从源头上降低资金，二是提高生成周期，在保证质量的基础上，以扩大产品的数量来增加效益，三是改善经济性，全面调整经济结构，更加需要集中注意重视的是设备大型化，增高产量，提升效益，从资源方面考虑，降低能源消耗，整体来说则需要调整结构，在生产的时候，要保证生产的环境，不能让有害物质逸出，通过调整运转周期来增加效益也是可行的，若是这些方面都得以实现，那么合成氨技术就会发展到一个新的高度。
1.1 氨的性质和用途
在一个大气压下（即1.01325*10^5Pa），温度是0摄氏度，氨为无色有刺激性的气体，比空气轻，比重为0.5，并且它是带有碱性性质的一种物质，氨水为弱碱性的物质，有较高的溶解度，当吸入量过多会鼻塞，严重的话会缺氧，若触及眼部，则会流泪。降低人的身体对疾病的适应能力，对人的伤害极高。
1.1.1 物理性质
氨为氮氢化合物，分子式为NH3，在常温下是一种无色有强烈性刺激味的气体，冷却压力使得氨能变成液体，被应用于作制冷剂，氨的应用广泛，可以生产硝酸，氮肥，炸药和药物等等。氨占空气体积分数约78%，难液化的气体。在特别低的温度下会液化成无色液体，一般都是采用黑色钢瓶去盛放。
1.1.2 化学性质
NH3具有挥发性，遇见有挥发性的HCL时，会产生大量的白色烟雾，并且可以和氯气发生反应。
氨和水能在一定条件下能转化为氨水，又称一水合氨，化学分子式为NH3H2O，它是显碱性的，它可以腐蚀很多金属，一般情况下，如果是用铁筒储存氯水，那么铁桶里面应该凃上沥青。
氨能够催化氧化，放出大量的热，产生的物质为NO，可以用来作为重要的反应来应用于工业制硝酸，同时NH3也可以被氧化成N2。
氨气能和湿润的红色石蕊试纸发生反应，使其变为蓝色，而且，氨气在水中能产生少量的氢氧根离子，它是呈现弱碱性的。
氨与酸可以发生反应，生成铵盐。NH3+HCI=NH4CI
1.1.3 氨的用途
氨主要应用于各种化学肥料，例如氮肥与复合肥，并且用量极大。与此同时，氨也能作为工业原料和氨化饲料，使用量约占世界产量的十分之一，并且也是为工业提供原料，也合成众多重要的物质，例如硝酸，磺胺药聚氨酯等物质，液氨常作冷凝剂。
1.2 合成氨生产方法简介
1.2.1 合成氨的原料
在我们国家，石油和天然气的资源并不是很多，而相反，煤炭资源确实大量存在的，所以使得煤炭资源是被利用较多的，随便科技的发展，煤炭工艺在不断的进步，以致合成氨厂的前景非常可观。
在合成氨设计工艺中，H2和N2是设计中需要的两个原料气，众所周知，氮气在空气中占有绝大比例，所以从节能方面考虑，氮气是从空气中提取。同理，氢气则主要是通过半水煤气来生成。
现如今，煤、天然气和重油或轻油是三种不可或缺的工业生产合成氨的原料。在此过程中，有一种气体是一直存在的，那就是一氧化碳。无论在哪种状态的原料中，一般来说，都是经过两次脱除，使得一氧化碳的含量不断降低，来达到实验要求。
在第一次脱除一氧化碳中，通过催化剂进行反应，反应中一氧化碳和水蒸气生成二氧化碳和氢气。由此可见，这个反应是把CO转化为了CO2，然后使得CO2更容易被剔除。而且反应中，反应物是水蒸气，而生成物中还有氢气。所以既净化又生产了原料气。第一步反应结束后，然后再通过铜氨液、液氮洗涤法等方法去除去剩余的一氧化碳。

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