年产18万吨合成氨脱碳工段工艺设计

毕业论文（设计）开题报告（学生用表）系（部）：化学化工系专业：化学工程与工艺班级：课题名称年产18万吨合成氨脱碳工段工艺设计指导教师学生学号一．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我国农业用氨主要用于生产尿素和碳酸铵，其消耗量约占合成氨消耗总量的75﹪，用于生产硝酸铵、氯化铵等其他肥料消耗15﹪；工业用氨占合成氨消耗总量的10﹪，主要用于制造炸药和各种化工纤维及塑料，从而制造硝酸，进而制造硝酸铵、硝酸甘油等。因此合成氨在国民经济中有着不可忽视的作用[1]。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、天然气及油田伴生气和液态烃灯气固液多种原料生产合成氨的技术，形成中国大陆特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的合成氨生产格局[9]。合成氨一直是化工产业的耗能大户，随着科技的发展，节能减排是最为符合我国国情的可持续发展道路[2]。3.合成氨工艺简述合成氨的原料为天然气或煤炭，通过水蒸汽重整工艺制得氢气，然后与氮气进行高压合成制得合成氨[8]。通常包括三个基本过程：第一步，以煤、焦炭为原料制备半水煤气；第二步，以铁为催化剂在15~30MPa，400~500°C的范围内进行氨的合成；第三步，先用合成气预热冷的原料气而后再用冷水冷却，使绝大部分氨液化而分离，再在较低温度下，用氨冷气使剩余的氨进一步冷凝分离[3]。二．脱碳工段在合成氨生产中的重要作用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[4]。1.脱碳工艺的概况脱碳方法主要有：物理吸收、化学吸收、物理化学吸收法三大类。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）；0.7MPa水洗、碳化联合脱碳工艺（简称联合法）；变压吸附脱碳法（简称PSA法）；聚乙二醇二甲醚脱碳工艺（简称NHD法）；多胺法（改良MDEA）等[5]。2.脱碳工艺的选择NHD脱硫、脱碳技术是一种新型的低能耗净化工艺。NHD溶剂的主要成分为聚乙二醇二甲醚的混合物,属于物理吸收溶剂。NHD溶剂不仅对H2S、CO2、COS等酸性气体有较强的吸收能力,而且能选择性地脱除合成气中H2S。该工艺适用于天然气为原料的氨厂,也可用于以煤为原料,硫化物和二氧化碳含量较高的氨合成气、甲醇合成气等气体的净化。故本次设计中我选用NHD法作为合成氨脱碳工段工艺[7]。3.NHD脱硫脱碳优点：1)吸收气体能力强、净化度高。2)溶剂的化学稳定性和热稳定性好,不氧化、不降解、不起泡,溶剂蒸汽压极低,使用过程中挥发损失少,运行中不需添加消泡剂、活化剂,生产运行稳定,操作方便,且运行及维修费低。3)NHD溶液无毒、挥发少、对环境无污染,可在自然界中分解,装置设计中对静、动密封泄漏点采用全封闭收集,可使运行中的泄漏降为零。4)溶剂无腐蚀性,吸收能力强[6]。三．1．本课题要完成的任务1）绘制设备图；绘制带控制点的工艺流程图；绘制平面布置图2）对主要设备作物料衡算和热量衡算2.本课题的目标及意义1）熟练掌握化工制图软件的使用2）综合运用专业知识做到学有所得学有所用3）学会查找相关资料不断补充完善自己四．本课题的研究方法及进度安排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]张子锋.合成氨生产技术[M].化学工业出版社，2006,7.[2]赵军,张有忱,段成红.化工设备机械基础[M].第二版.北京:化学工业出版社,2007.489-493.[3]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,2006,24-25.[4]陈敏恒,丛德兹,方图南等.化工原理(上)[M].北京:化学工业出版社,2006,140-142.[5]路秀林,王者相.塔设备[M].北京:化学工业出版社,2004,225-268.[6]孟岩.合成氨的生产方法以及工艺流程研究[J].2008,8.[7]张敬忠.NHD脱碳改造运行小结[J].山东化工,2008,37(7)29-31.[8]姜淮,李正西.NHD脱硫脱碳工艺在合成氨装置的应用[J].化肥设计,2008,46(6):30-32.[9]周小宏.小型合成氨厂脱碳工艺的选择[J].山西化工,1995,3:38-41.指导教师意见：（签字）年月日注：本表可根据内容续页。