年产15万吨合成氨造气工段工艺设计
本设计是年产量为15万吨合成氨造气工段（原料气为半水煤气）工艺的初步设计。本设计将会使用常压固定床间歇法来制备所需原料气。根据<小氮肥厂工艺设计手册>这本书，完成物料平衡、能量平衡等的计算。此设计配有PID图（带控制点工艺流程图）一张、平面布置图一张、主要设备图一张。说明书内容1.煤造气的总体发展趋势；2.煤造气工段的主要生产原理，造气流程的选择以及生产方法的论证与选择；3.物料平衡计算、热量平衡计算；4.主要设备的选型及计算；5.化工安全生产技术及环境保护；6.技术经济概算与项目管理。三张图纸PID图一张、平面布置图一张、主要设备图一张关键词 合成氨，造气，工艺，设计
目 录
1 总论 1
1．1 设计依据、方案及生产规模 1
1．2 设计地区的自然条件 1
1．3 厂址选择介绍 2
1．4 合成氨的发展历史、现状及趋势 2
2 生产方案选择及论证 2
2．1 生产方法介绍 2
2．2 生产方案的选择及论证 3
3 常压固定床间歇气化法 4
3．1 固定床气化法的特点 4
3．2 半水煤气的定义 4
3．3 生产半水煤气的原料要求 4
3．4 半水煤气制气的原理 4
3．5 发生炉反应分区 5
3．6 主设备的作用 6
3．7 制半水煤气的工艺条件 7
3．8 工艺流程简述 8
4 工艺计算 8
4．1 已知条件 8
4．2 物料及热量衡算 11
4．3 配气计算 22
5 主设备计算及选型 23
5．1 造气炉指标的计算 23
5．2 造气炉台数的确定 24
5．3 空气鼓风机的选型及台数确定 25
6 环境保护与安全技术 26
6.1 主要危险品 26
6.2 防范措施 26
7 技术经济概算与项目管理 28
7．1 基本建设投资的估算 28
7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
．2 车间人员编制及工资计算 29
7．3 成本的估算 30
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 总论
氨是轻化工产业的顶梁柱，合成氨行业更是煤炭工业的重头戏，是氮肥工业的基础。化肥生产过程中的原料就是氨，氢和氮组成了氨，各种含氮的复合肥例如磷酸铵、尿素、氯化铵，这些农业上常用的化肥，氨都是他们的原料[1]。合成氨是一种并不稀有的工业产品，全球合成氨的年产量早已经超过一亿吨，用作生产肥料的占了八成，剩下的则用作其他用途的原材料。我国自主合成氨生产已经延续多年，但自动化水平普遍不高，一半以上的的厂家依然依靠半自动化生产，完全人工操作的设备也不计其数，我国的合成氨生产企业目前面对的问题体现在以下几个方面：能耗较大、成本较高、流程冗杂、自动化水平低。在现阶段，更高的成本，更差的市场环境这种情况下，因此低利润运营甚至亏损是我国大部分化肥行业的现状。如果想要改变现在这种较差的状况，就必须努力推动生产过程自动化控制设备的广泛运用[2]。
1．1 设计依据、方案及生产规模
煤炭主导着我国能源结构，在工业化用煤方面，煤的气化尤为重要，这项技术便于保持气体在管道输送中的洁净，各种用于煤气化技术的装置都是世界各国研究开发的重点。煤气化环节在工业化生产过程中占比较大，很多领域的发展都需要煤气化技术的发展来带动效率的提高[3]。
此课题是对年产15万吨合成氨厂的造气工段的初步改造设计。本课题计划采用常见的常压固定床间歇气化法来制备原料气（半水煤气）。
1．2 设计地区的自然条件
淮安位于苏北平原，淮河下游。盐城市、安徽省滁州市、扬州市、连云港市、宿迁市分别将其在东西南北方向包围。新长铁路和G2、G15、G25等公路干线，以及历史悠久的京杭大运河横跨其中。
洪泽区是淮安市辖区，水陆交通极其便利，适合化工原材料以及产品的运输，包括十二个镇，常住人口近39万人，近一千四百平方公里的区域面积中水域面积就已经覆盖了一大半。洪泽区为平原地貌，因为其地势开阔，所以未曾出现诸如崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害，非常适宜煤矿的开采以及厂区的建设布局[4]。
淮安市属于季风气候，将水量丰沛，但是分布不均匀，气候温暖而又湿润[5]。但易引发例如旱涝、冰雹等自然灾害，主要可以划分为两大气候区，一是温度比较高的淮南亚热带农业气候区，降水量丰富，日照时间相对较少。二是温度比较低的沿岸过渡带农业气候区，降水量很少，日照时间长。地区平均气温56.84οF到58.64οF，市区年平均气温57.38οF，最低气温6.7οF，最高气温103.1οF。全年日照时间高达将近4600小时。年平均降水量958.8毫米，一年四季以东南风为主。
淮安市已勘探出来的非金属矿产资源包括凹凸棒粘土、石油等，其中岩盐资源最为丰富，常以地质构造简单的岩盐矿床形式出现[6]。仅淮阴区、淮安区、清江浦区和洪泽区四个区的岩盐储量估算就高达一千三百亿吨。
1．3 厂址选择介绍
本设计选址位于淮安市洪泽区工业园区，便于与江苏银珠化工集团有限公司目前的产品形成产业链。
1．4 合成氨的发展历史、现状及趋势
因为氨的化学性质不活泼，直到19世纪研究人员都认为氮与氢不可能直接合成氨。尽管有人利用催化剂合成了氨，但是又因为没有可以同时抗氢腐蚀和抗高温高压的材料，导致在合成氨进行技术开发时很难有突破。通过科技发展，技术更迭，德国在1913年建立起世界上第一个合成氨厂，为氮肥工业的新纪元拉开了序幕[7]。
从初步建立到目前这100多年来，除合成压力有所不同外，对于氨的合成技术及催化剂的使用，没有原则性的变化[8]，合成氨技术现已日渐成熟。但是如今合成氨又面临着能源问题、环保问题、温室效应问题等诸多问题。
煤化工行业中合成氨工艺为主要工艺手段，起着举足轻重的作用。氨的产量巨大，大部分化工产品都要用到它，是一种基本的化工产品，大产量的同时也代表着大量资源的消耗，合成氨在生产的过程中需要消耗全世界用于化工产业十分之一的能源。如今科技发展飞速，对于合成氨的需求也稳步增长，增长率接近2.5%，IHS化学公司预测在接下来三年内仍将保持2%的速度增长[9]。
目 录
1 总论 1
1．1 设计依据、方案及生产规模 1
1．2 设计地区的自然条件 1
1．3 厂址选择介绍 2
1．4 合成氨的发展历史、现状及趋势 2
2 生产方案选择及论证 2
2．1 生产方法介绍 2
2．2 生产方案的选择及论证 3
3 常压固定床间歇气化法 4
3．1 固定床气化法的特点 4
3．2 半水煤气的定义 4
3．3 生产半水煤气的原料要求 4
3．4 半水煤气制气的原理 4
3．5 发生炉反应分区 5
3．6 主设备的作用 6
3．7 制半水煤气的工艺条件 7
3．8 工艺流程简述 8
4 工艺计算 8
4．1 已知条件 8
4．2 物料及热量衡算 11
4．3 配气计算 22
5 主设备计算及选型 23
5．1 造气炉指标的计算 23
5．2 造气炉台数的确定 24
5．3 空气鼓风机的选型及台数确定 25
6 环境保护与安全技术 26
6.1 主要危险品 26
6.2 防范措施 26
7 技术经济概算与项目管理 28
7．1 基本建设投资的估算 28
7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
．2 车间人员编制及工资计算 29
7．3 成本的估算 30
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 总论
氨是轻化工产业的顶梁柱，合成氨行业更是煤炭工业的重头戏，是氮肥工业的基础。化肥生产过程中的原料就是氨，氢和氮组成了氨，各种含氮的复合肥例如磷酸铵、尿素、氯化铵，这些农业上常用的化肥，氨都是他们的原料[1]。合成氨是一种并不稀有的工业产品，全球合成氨的年产量早已经超过一亿吨，用作生产肥料的占了八成，剩下的则用作其他用途的原材料。我国自主合成氨生产已经延续多年，但自动化水平普遍不高，一半以上的的厂家依然依靠半自动化生产，完全人工操作的设备也不计其数，我国的合成氨生产企业目前面对的问题体现在以下几个方面：能耗较大、成本较高、流程冗杂、自动化水平低。在现阶段，更高的成本，更差的市场环境这种情况下，因此低利润运营甚至亏损是我国大部分化肥行业的现状。如果想要改变现在这种较差的状况，就必须努力推动生产过程自动化控制设备的广泛运用[2]。
1．1 设计依据、方案及生产规模
煤炭主导着我国能源结构，在工业化用煤方面，煤的气化尤为重要，这项技术便于保持气体在管道输送中的洁净，各种用于煤气化技术的装置都是世界各国研究开发的重点。煤气化环节在工业化生产过程中占比较大，很多领域的发展都需要煤气化技术的发展来带动效率的提高[3]。
此课题是对年产15万吨合成氨厂的造气工段的初步改造设计。本课题计划采用常见的常压固定床间歇气化法来制备原料气（半水煤气）。
1．2 设计地区的自然条件
淮安位于苏北平原，淮河下游。盐城市、安徽省滁州市、扬州市、连云港市、宿迁市分别将其在东西南北方向包围。新长铁路和G2、G15、G25等公路干线，以及历史悠久的京杭大运河横跨其中。
洪泽区是淮安市辖区，水陆交通极其便利，适合化工原材料以及产品的运输，包括十二个镇，常住人口近39万人，近一千四百平方公里的区域面积中水域面积就已经覆盖了一大半。洪泽区为平原地貌，因为其地势开阔，所以未曾出现诸如崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害，非常适宜煤矿的开采以及厂区的建设布局[4]。
淮安市属于季风气候，将水量丰沛，但是分布不均匀，气候温暖而又湿润[5]。但易引发例如旱涝、冰雹等自然灾害，主要可以划分为两大气候区，一是温度比较高的淮南亚热带农业气候区，降水量丰富，日照时间相对较少。二是温度比较低的沿岸过渡带农业气候区，降水量很少，日照时间长。地区平均气温56.84οF到58.64οF，市区年平均气温57.38οF，最低气温6.7οF，最高气温103.1οF。全年日照时间高达将近4600小时。年平均降水量958.8毫米，一年四季以东南风为主。
淮安市已勘探出来的非金属矿产资源包括凹凸棒粘土、石油等，其中岩盐资源最为丰富，常以地质构造简单的岩盐矿床形式出现[6]。仅淮阴区、淮安区、清江浦区和洪泽区四个区的岩盐储量估算就高达一千三百亿吨。
1．3 厂址选择介绍
本设计选址位于淮安市洪泽区工业园区，便于与江苏银珠化工集团有限公司目前的产品形成产业链。
1．4 合成氨的发展历史、现状及趋势
因为氨的化学性质不活泼，直到19世纪研究人员都认为氮与氢不可能直接合成氨。尽管有人利用催化剂合成了氨，但是又因为没有可以同时抗氢腐蚀和抗高温高压的材料，导致在合成氨进行技术开发时很难有突破。通过科技发展，技术更迭，德国在1913年建立起世界上第一个合成氨厂，为氮肥工业的新纪元拉开了序幕[7]。
从初步建立到目前这100多年来，除合成压力有所不同外，对于氨的合成技术及催化剂的使用，没有原则性的变化[8]，合成氨技术现已日渐成熟。但是如今合成氨又面临着能源问题、环保问题、温室效应问题等诸多问题。
煤化工行业中合成氨工艺为主要工艺手段，起着举足轻重的作用。氨的产量巨大，大部分化工产品都要用到它，是一种基本的化工产品，大产量的同时也代表着大量资源的消耗，合成氨在生产的过程中需要消耗全世界用于化工产业十分之一的能源。如今科技发展飞速，对于合成氨的需求也稳步增长，增长率接近2.5%，IHS化学公司预测在接下来三年内仍将保持2%的速度增长[9]。
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