（完整版）氨回收装置精馏塔的设计与研究毕业设计(2)

The Design and Study of 990ta Ammonia Recover Unit

of The Rectifying Column

Abstract：Ammonia is one of the basic chemical products, uses is very wide. Ammonia recovery unit is in order to meet the needs of ammonia synthesis process technology, recycling use of effective components, to achieve zero emission for AD column’s production goal, for the distillation tower of material balance, according to the material balance of ammonia recovery feed rate of rectification column, the top and bottom shoes to carry on the material balance, the ammonia recovery distillation tower is theory for size calculation ,selection and the check. According to the laws of thermodynamics, the and selection of equipment theory, make the equipment meet the design requirements, meet the need of process conditions. Feed composition:17%; <0.2%of the bottom and the products; Top product component > 99%. Operating conditions: years work 330 days, 24

引 言

氨（Ammonia，旧称阿莫尼亚）是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。农业上使用的氮肥，除氨水外，诸如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥都是以氨为原料生产的。

氨是基本化工产品之一，用途很广。化肥是农业的主要肥料，而其中的氮肥又是农业上应用最广泛的一种化学肥料，其生产规模、技术装备水平、产品数量，都居于化肥工业之首，在国民经济中占有极其重要的地位。各种氮肥生产是以合成氨为主要原料的，因此，合成氨工业的发展标志着氮肥工业的水平[1]。以氨为主要原料可以制造尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵等氮素肥料，还可以将氨加工制成各种含氮复合肥料。

此外，液氨本身就是一种高效氮素肥料，可以直接施用，一些国家已大量使用液氨[2]。可见，合成氨工业是氮肥工业的基础，对农业增产起着重要的作用。

合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料[3]。回收氨有双重意义，首先可将氨制成化肥，其次从净化的观点出发，防止以氨为媒介的腐蚀性介质造成设备的严重腐蚀。氨回收装置是为了适应氨合成工序的工艺需要，回收利用有效成分，实现零排放等要求特设的配套装置。

第1章 合成氨的生产与发展状况

1.1 合成氨的概述

合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名氨气，分子式为NH3，英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合成的氨。

合成氨主要用于制造氮肥和复合肥料。氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％[4]。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料生产。液氨常用作制冷剂。

1.2 合成氨的化学反应

于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6%以上。这是目前工业普遍采用的直接合成法[5]。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成

反应。合成氨反应式如下：

N2+3H2≒2NH3(该反应为可逆反应,等号上反应条件为:“高温 高压”,下为:“催化剂”)

合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成[6]，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

1.3 国内合成氨的生产现状及发展

我国合成氨工业的发展情况，解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展[7]。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一[8]。

近几年来，我国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备[9]。我国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料，生产中能量损耗低、产量高，技术和设备都很先进。

我国油、气资源少，煤炭资源丰富，随着科技的进步以煤为原料的氨厂仍有发展前景。提出了煤基合成氨工艺的选择原则，以煤为原料制氨的总体流程选择,大体上可分为水煤浆气化工艺路线及常压气化路线[10]。 1.3.1 水煤浆气化工艺路线

美国德士古水煤浆气化技术是较完善的煤气化技术，其气化温度高达1350～1450 ℃，气化压力从3. 92MPa 到 6. 37MPa 。该流程特点是以煤（主要用烟煤）为原料，制成水煤浆，配置大型空分装置，其氧气供气化，氮气在氮洗配入合成气之中，气化后饱含水的合成气先进入变换（耐硫催化剂）使CO与 H2O反应为 H2和CO2。经甲醇洗（Rectisol ）脱除CO2

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