宁夏大学本科毕业设计 第一章 综 述 Abstract：This article was about the annual output of coal as raw materials to
transform ten thousand tons of carbon monoxide ammonia preliminary design section. In the production of ammonia, transformation of carbon monoxide was a very important reaction. Manufactured using coal feed gas which containa part of carbon monoxide, carbon monoxide could not be directly used as those of the raw materials of synthetic ammonia, but also a catalyst for ammonia poisoning effect there must be a catalyst for transformation through the catalytic reaction to be removed. Transformation of carbon
monoxide is a gas purification process of raw materials, but also the manufacturing process of feed gas. The design of the main routes which include the identification process, the medium variant of the furnace material balance , heat balance, the calculation of the amount of catalyst, in the variable furnace process of calculation and selection of
equipment, heat exchanger of the material balance and heat balance as well as equipment selection type and so on. In the end, the20 000-word statement and map production process。
Key words: Coal; Transformation of carbon monoxide; Temperature shift converter; Flow
chart
宁夏大学本科毕业设计 第一章 综 述 目 录
第一章 综 述 .............................. 8 1.1 氨的性质和用途 ................................................................................................................. 8 1.2 合成氨生产工艺简介 ....................................................................................................... 9 1.3 合成氨生产现状 ................................................................................................................. 9 1.4 一氧化碳变换在合成氨中的意义 ............................................................................... 10 第二章 变换流程及工艺条件 ...................... 12 2.1 变换工艺原理 ................................................................................................................... 12 2.2变换工艺的选择 ............................................................................................................... 13 2.3 主要设备说明 ................................................................................................................... 14 2.4 工艺条件 ............................................................................................................................ 15 第三章 工艺计算 ............................ 17 3.1 基本工艺数据的确定 ..................................................................................................... 17 3.2 废热锅炉的热量和物料衡算 ........................................................................................ 20 3.3水蒸汽的加入 .................................................................................................................... 22 3.4中变炉一段催化床层的物料衡算 ............................................................................... 22 3.5中间冷凝过程的物料和热量计算 ............................................................................... 27 3.6中变炉二段催化床层的物料与热量衡算 .................................................................. 29 3.7 主换热器的物料与热量的衡算 ................................................................................... 33 3.8 调温水加热器的物料与热量衡算 ............................................................................... 35 3.9低变炉的物料与热量衡算 ............................................................................................. 35
宁夏大学本科毕业设计 第一章 综 述 第四章 设备的计算 .......................... 42 4.1中变炉的计算 .................................................................................................................... 42 4.2.主换热器的计算 .............................................................................................................. 44 第五章 结果与讨论 .......................... 48 参考文献 ................................. 致 谢 ..................................
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宁夏大学本科毕业设计 第一章 综 述 第一章 综 述
氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产，它不仅是所有食物和肥料的重要成分，也是所有药物直接或间接的组成。由于氨的广泛用途，氨是世界上产量最多的无机化合物之一。合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。
1.1 氨的性质和用途
1.1.1 氨的性质
氨的分子式NH3，在标准状态下是无色气体，比空气轻，具有特殊的刺激性臭味。人们在大约100cm/m氨的环境中，每天接触8H会引起慢性中毒。
物理性质：氨极易溶于水，溶解时放出大量的热，可产生含NH315%~30%的氨水，氨水溶液是碱性，易挥发。液氨或干燥的氨气对大部分物质没有腐蚀性，但在有水的条件下，对铜、银、锌等金属有腐蚀作用。
氨与空气或氧的混合物在一定浓度范围能发生爆炸，有饱和水蒸气存在时，氨－空气混合物的爆炸界限较窄。
氨的主要物理性质：
相对分子质量 17.03 沸点（0.1Mpa）/℃ –33.35 蒸发热（-33.4℃）/( kJ /kg) 1368.02 摩尔体积（0℃,0.1Mpa）/(L/mol) 22.08 熔化热（-77.7℃）(kJ /kg) 333.42 液体密度（-33.4℃,0.1Mpa）/(g/cm3) 0.6818 气体高热值/（MJ/）m3 17.52 临界压力/MPa 11.30 临界体积/L/kg 4.257 标准摩尔焓HΘ（kJ /mol） –46.21 临界密度/(g/ cm3) 0235 标准摩尔熵SΘ/(J/mol·k) 192.60 化学性质：氨在常温时非常稳定，在高温、电火花或紫外线光的作用下可分解为氮和氢，其分解速度在很大程度上与气体接触的表面性质有关。
氨是一种可燃性物质，自燃点为630℃，一般较难点燃。
氨与空气或氧的混合物在一定范围内能够发生爆炸。常压，常温下的爆炸范围分别为15.5%~82%（氧气）。
氨易与很多物质发生反应，例如在铂催化剂作用能与氧反应生成NO。
氨的性质比较活泼，能与各种无机酸反应生成盐，例如
NH3 +HCl→NH4Cl NH3 +HNO3→NH4NO3 2 NH3 +H2SO4 →(NH4)2 SO4 NH3 +H3PO4→(NH4) H2 PO4 2 NH3 ++H3PO4 →(NH4)2 H PO4
氨也能与CO2 反应生成氨基甲酸铵，脱水尿素。利用氨与各种无机酸反应制取
宁夏大学本科毕业设计 第一章 综 述 磷酸氨，硝酸铵，硫酸氨；与CO2 、水反应生成碳酸氢铵。氨能生成各种加成配位化合物，它们和水合物类似，统称氨合物或氨络物，例如对应CaCl2. 6H2O和Cu SO4 . 4H2O,也分别有CaCl2. 6 NH3 和Cu SO4 . 4 NH3 。 1.1.2 氨的用途
氨在国民经济中占有重要的地位。现在大约有80%的氨用来制造化学肥料，其余作为生成其它化工产品的原料。
除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素，磷酸氨，硝酸氨，硫酸氨，氨水以及含氮混肥和复肥为原料的。
氨在工业上主要用来制造炸药和各种化学纤维及塑料。从氨可以制取硝酸，进而再制造硝酸铵，硝化甘油，三硝基甲苯和硝基纤维素等。在化纤和塑料工业中，则以氨、硝酸和尿素等作为氮源，生产己内酰胺、尼龙6单体、人造丝、丙烯晴、酚醛树脂和尿醛树脂等产品。
氨的其它工业用途也十分广泛，例如，作用制冰、空调、冷藏等系统的制冷剂，在冶金工业中用来提炼矿石中的铜、镍等金属，在医药和生物化学方面用做生产磺胺类药物、维生素、蛋氨酸和其它氨基酸等等。
1.2 合成氨生产工艺简介
氨是普里斯特利在1754年将袖砂(氯化按)和石灰加热时发现的。1913年9月9日第一个合成氨厂在德国路德维希港的BAFS联合工厂投产，产量很快就达到日产30t的设计水平。第一次世界大战结束后，德国战败而被迫公开合成氨技术。
目前，工业生产合成氨的原料有三种:煤、天然气和重油或轻油。不管采用哪一种原料，合成氨生产的工序都必须经过原料气的制取(H2和N2的制取)、原料气的净化(包括CO变换，H2S、CO、CO2等脱除)、原料气精制(少量CO、CO2的脱除)、原料气压缩及合成工段，只不过是不同的生产装置、不同的生产工艺在具体的细节选择上有所不同。以煤为原料的合成氨厂的工艺流程大体依次经过造气、除尘、脱硫、变换、二次脱硫、脱碳、精炼，最后在合成工段生产出氨。
我国是世界上煤炭资源比较丰富的国家之一，煤炭储量远大于石油、天然气储量。因此，煤炭是我国合成氨的主要原料来源。我国生产合成氨的原料有2/3是煤炭。 以焦炭或煤为原料合成氨的流程是采用间隙的固定层气化法生产半水煤气，经过脱碳、变换、脱除CO和CO2等净化后，可获得合格的氮氢混合气，并在催化剂及适当的温度、压力下合成氨。
1.3 合成氨生产现状
1913年，在德国Oppau建成第一个工业化的合成氨装置，日产30t。一次大战后，