年产52万吨合成氨脱碳工段工艺设计Word格式.doc
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一.课题的来源、研究的目的与意义
1.合成氨在国民经济发展中的重要性
氨是最为重要的基础化工产品之一,其产量居各种化工品的首位。
氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础,氨本身是重要的氮素肥料,其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料;
同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料,用于生产铵、燃料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料。
2.我国合成氨的工业概况及发展趋势
中国合成氨工业经过50多年的发展,产量已跃居世界第1位,掌握了以焦炭、无烟煤、褐煤、焦炉气、天然气等多种原料生产合成氨的技术,形成特有的合成氨生产格局。
合成氨一直是化工产业的耗能大户,其原料主要有煤、油和气三种。
随着油、气价格上涨,以煤为原料的合成氨设备越来越有竞争力.随着科技发展,合成氨的主要发展趋势将是“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”。
3.以煤为原料的合成氨工艺流程
蒸汽→→↓脱二氧化碳
↓↓↑
焦炭(无烟煤)→→造气→→脱硫→→交换→→压缩→→合成→→氨
↑↑↓
空气→→↑脱一氧化碳
二.脱碳工段在合成氨生产中的重要作用
1.脱碳工艺的简述
各种原料制取的粗原料气经CO变换后,除含氢、氮气外,还含有大量二氧化碳、少量一氧化碳和甲烷等杂质,其中二氧化碳含量最高,它既是合成催化剂的有害物质,又是生产尿素等产品的重要原料,因此在进入合成回路之前必须彻底除去,否则将影响合成过程并使催化剂中毒。
出于节能与环境保护的考虑,脱除CO2的洗涤液必须能够再生和循环使用。
2.脱碳工艺的现状及发展趋势
我国的合成氨工艺相比国外发展较缓慢,脱碳工艺也显得比较落后。
在当今的国际环境下,未来合成氨脱碳工艺的发展趋势是低能耗、结构调整、清洁生产以及长周期运行。
目前国内中小氮肥厂所采用较普遍的有碳酸丙烯酯脱碳工艺(简称PC法);
低温甲醇洗涤法;
聚乙二醇二甲醚脱碳工艺(简称NHD法);
热碳酸钾法;
浓氨水法和多胺法(改良MDEA)等。
3.脱碳工艺的比较与选择
三种工艺能耗比较[1]
项目
NHD法
热钾碱法
MDEA法
低压蒸汽/t
0.3
1.3
0.8
电耗×
10-6/KJ
1.302
1.1
1.016
冷却水/m3
15
80
70
综合能耗×
2.725
5.233
4.186
①注:
以吨氨计。
通过比较,我选用的合成氨脱碳工段工艺为NHD法,NHD全称是聚乙二醇二甲醚,是一种物理吸收法,是目前为止能耗较低的脱碳方法,对硫化物有较高的吸收能力,能选择吸收H2S,也能脱除CO2,并能同时脱除水;
溶剂本身稳定,能与水任意比例互溶,不会因原料气中的杂质而引起降解,不起泡,损耗少,无毒性,无腐蚀,且NHD法在应用和实践中具有能耗低、净化度高、设备和流程简单的优点。
三.本课题的完成目标及内容
1.熟悉且熟练地掌握绘图技巧;
学会测量元件的使用安装;
综合运用化工原理、化工热力学、化工设计等课程的基础知识,借助化工设计手册,计算和分析数据,找出生产与设计的差别;
通过数据分析比较国内外在节能降耗方面的优劣。
2.课题的内容:
(1)绘制脱碳塔氨冷气、脱水塔设备装配图、NHD脱碳系统带控制点流程图、脱碳车间平面布置图
(2)对主要设备作物料衡算和热量衡算
四.进度安排
2013.10-------2013.12工厂实习,采集数据
2014.2.23-------2014.3.08查阅文献,选定脱碳工艺方案,准备开题
2014.3.10-------2014.4.10脱碳工段主要装置工艺计算
2014.4.10-------2014.5.10绘制脱碳塔、脱水塔、氨冷器设备图,脱碳工段工艺流程图,脱碳工段车间平面图
2014.5.10-------2014.5.20编写毕业设计说明书
2014.5.29-------2014.5.30毕业设计答辩
五.参考文献
[1]梁军.三种脱碳工艺的比较[J].山西化工,2007,27(03):
11-13
[2]孟岩.合成氨的生产方法以及工艺流程研究[J].科技文汇,2008(08):
278-279
[3]张子锋,郝启刚.《合成氨生产技术》[M].第二版.北京:
化学工业出版社,2011:
124-140
[4]陈敏恒,丛德兹,方图南,等.化工原理(下)[M].北京:
化学工业出版社,2005:
52-171
[5]陈敏恒,丛德兹,方图南,等.化工原理(上)[M].北京:
75-146
[6]李志坚.煤合成氨新技术开发与引进并存[N].农资导报.2004年5月11日(013)
指导教师意见:
(签字)
年月日
注:
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