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1、毕业设计题 目名称：年产 30 万吨合成氨转变工序设计系别：化学工程系专班业：应用化学级： 06101学生：学号：指导教师职称）：教授）摘要氨是重要的基础化工产品之一，在国民经济中占有重要位置；合成氨生产经过多年的进展，现已进展成为一种成熟的化工生产工艺；本设计是以自然气为原料年产三十万吨合成氨转变工序的设计；近年来合成氨工业进展很快，大型化、低能耗、清洁生产均是合成氨设备进展的主流，技术改进主要方向是开发性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消 耗、回收和合理利用低位热能等方面上；设计采纳的工艺流程简介：自然气经过脱硫压缩进入一段转化炉，把 CH4 和烃类转化成
2、H2，再经过二段炉进一步转化后换热进入高变炉，在催化剂作用下大部分 CO 和水蒸气反应获 H2 和 CO 2，再经过低变炉使 CO 降到合格水平，去甲烷化工序；本设计综述部分主要阐述了国内外合成氨工业的现状及进展趋势以及工艺流程、参数的确定和挑选，论述了建厂的选址；介绍了氨变换工序的各种流程并确定本设计高-低变串联的流程；工艺运算部分主要包括转化段和变换段的物料衡算、热量衡算、平稳温距及空速运算；设备运算部分主要是高变炉催化剂用量的详细运算，并依据设计任务做了转化和变换工序带掌握点的工艺流程图；本设计的优点在于挑选较为良好的厂址和原料路线，确定良好的工艺条件、合理的催化剂和能源综合利用；另外，
3、就是尽量削减设备投资费用；关键字： 合成氨；自然气；转化；变换；I / 46AbstractAmmonia is the most important one of basic chemical products, plays an important role in the national economy. Ammonia production after years of development, now has developed intoa mature chemical production processes. The design is based on annual outp
4、ut of 300,000 tons of natural gas as raw material, the design of synthetic ammonia transformation process. In recent years, the large-scale industrial development soon ammonia, low energy consumption, the clean production of synthetic ammonia equipment development are the main direction of technical
5、 improvement, is to develop better performance of catalyst, reducing ammonia synthesis pressure, the development of new materials gas purification methods, reduce fuel consumption, low heat recovery and reasonable utilization, etc.The design process used in brief are: compressed natural gas after de
6、sulfurization and conversion into a furnace, the methane and hydrocarbons into hydrogen, through the Secondary reformer further transformed into the highly variable furnace heat exchanger, the great catalyst part of the reaction of carbon monoxide and hydrogen and carbon dioxide vapor, then through
7、the low-temperature shift to reduce to an acceptable level of carbon monoxide to methanation process. The design review described some of the major domestic and international situation and the development of synthetic ammonia industry trends and technological process, parameter identification and se
8、lection, discusses the plants locat；ionintroduced the transformation process of the various processes and determine the design of hightemperature shift and low temperature Transformation series of the process. Calculation of some of the major transformation process, including segment and transform s
9、ection material balance, heat balance, equilibrium temperature and airspeed calculation. Calculation of some of the major equipment is a high temperature shift catalyst of specific terms, and according to the design task todo the conversion and transformation process flow chart with control points.
10、Advantage of this design is to choose a better site and raw materials line to determine the good conditions, reasonable catalyst and energy utilization. In addition, investment in equipment designed to minimize costs.Keywords : ammonia； natural gas； transformation； transformation；II / 46目录摘要 IAbstra
11、ctII目录 III1 综述- 1 -1.1 氨的性质、用途及重要性 - 1 -1.1.1 氨的性质 - 1 -1.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用 - 1 -1.2 合成氨生产技术的进展 - 2 -1.2.1 世界合成氨技术的进展 - 2 -1.2.2 中国合成氨工业的进展简况 - 5 -1.3 合成氨转变工序的工艺原理 - 6 -1.3.1合成氨的典型工艺流程介绍- 6 -1.3.2合成氨转化工序的工艺原理- 8 -1.3.3合成氨变换工序的工艺原理- 8 -1.4 设计方案的确定 - 9 -1.4.1 原料的挑选 - 9 -1.4.2 工艺流程的挑选 - 10 -1.4.3 工艺参数
12、的确定 - 10 -1.4.4 工厂的选址 - 11 -2 设计工艺运算 - 13 -2.1 转化段物料衡算 - 13 -2.1.1一段转化炉的物料衡算- 14 -2.1.2二段转化炉的物料衡算- 17 -2.2 转化段热量衡算 - 20 -2.2.1 一段炉辐射段热量衡算 - 20 -2.2.2 二段炉的热量衡算 - 27 -2.2.3换热器 101-C、102-C 的热量衡算 - 28 -2.3 变换段的衡算 - 30 -IV / 462.3.1 高温变换炉的衡算 - 30 -2.3.2 低温变换炉的衡算 - 32 -2.4 换热器 103-C 及换热器 104-C 的热负荷运算 - 35
13、 -2.4.1换热器 103-C 热负荷- 35 -2.4.2换热器 104-C 热负荷- 36 -2.5 设备工艺运算 - 36 -参考文献 - 40 -致谢- 41 -附录- 41 -1 综述1.1 氨的性质、用途及重要性1.1.1 氨的性质氨分子式为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；- 51 - / 463人们在大于 100cm /m3氨的环境中，每天接触8 小时会引起慢性中毒；氨的主要物理性质有：极易溶于水，溶解时放出大量的热；氨水溶液呈碱性，易挥发；液氨和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；氨的化学性质有：在
14、常温下相当稳固，在高温、电火花或紫外光的作用下可分解为氮和氢；具有可燃性，自然点为630，一般较难点燃；氨与空气或氧的混合物在肯定范畴内能够发生爆炸；氨的性质比较活泼，能与各种无机酸反应生成盐；1.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要位置；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；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；氨主要用于农业，合成氨是我化肥工业的基础，氨本身是最重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大都是先合成氨，再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分均占 70%的比例，称之为“化肥氨”；同时氨也是重要的无机化学和有机化学
15、工业基础原料，用于生产铵、胺、染料、炸药、合成纤维、合成树脂的原料，这部分约占 30%的比例，称之为“工业氨”；氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12；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；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；氨作为最为重要的基础化工产品之一，同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10%的能源用于合成氨；随着世界人口的不断增加，用于制造尿素、硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵以及其它化工产品的氨用量也在增长；据
16、统计1994 年世界氨产量为113.46Mt ，其中中国、美国、印度、俄罗斯四个主要产氨国占了一半以上；在化学工业中合成氨工业已经成为重要的支柱产业 1 ；1.2 合成氨生产技术的进展1.2.1 世界合成氨技术的进展 一 原料构成的变化为了合成氨，第一必需供应氮和氢；氮来自空气，氢来自水；气和水处处都有， 而且取之不尽；传统的制氮方法是在低温下将空气液化、分别，以及水电解制氢；由于电解制氢法，电能消耗大，成本高；传统方法仍是采纳高温下将各种燃料和水蒸气反应制造氢；因此合成氨生产的初始原料是焦炭、煤、焦炉气、自然气、石脑油、重油等， 60 多年来世界合成氨原料的构成变化见下表 1-1 ；表 1.
17、1世界合成氨原料构成283848特殊是以自然气为原料的合成氨工业占了很大的比重，本设计就是以自然气为原料合成氨，主要是转化工段的设计； 二生产规模大型化20 世纪 50 岁月以前，氨合成塔的最大才能为日产200t氨，到 60 岁月初期为400t ；随着蒸汽透平驱动的高压离心式压缩机研制胜利，美国凯洛格公司运用建设单系列大型炼油厂的体会，第一运用工艺过程的余热副产高压蒸汽作为动力，于1963 年和 1966 年相继建成日产544.31t和 907.19t的氨厂，实现了单系列合成氨装置的大 型化，这是合成氨工业进展史上第一次突破；大型化的优点是投资费用低，能量利用率高，占地少，劳动生产率高；从20
18、 世纪 60 岁月中期开头，新建氨厂大都采纳单系列的大型装置；但是，大型的单系列合成氨装置要求能够长周期运行，对机器和设备质量要求很高，而且在超过肯定规模以后，优越性并不特别明显了；因此大型氨厂通常是指日产 600t级，日产 1000t级和日产 1500t级的三种；现在世界上规模最大的合成氨装置为日产 1800t 氨， 1991 年在比利时的安特卫普建成投产；三 低能耗新工艺合成氨，除原料为自然气、石油、煤炭等一次能源外；整个生产过程仍需消耗较多的电力、蒸汽等二次能源，而用量又很大；现在合成氨能耗占世界能源消费总量的3%，中国合成氨生产能耗约占全国能耗的4%；由于吨氨生产成本中能源费用占70%
19、以上，因此能耗是衡量合成氨技术和经济效益的重要标志；以自然气为原料的日产1000t合成氨装置吨氨能耗目前已从20 世纪 70 岁月的40.19GJ下降到 39.31GJ左右，而且以自然气为原料的大型氨厂的所需动力约有85% 可由余热供应 3 ； 四生产自动化合成氨生产特点之一是工序多、连续性强；20 世纪 60 岁月以前的过程掌握多实行分散方式，在独立的几个车间掌握室中进行；自从显现单系列装置的大型氨厂，除泵类有备用外，其它设备和机器都是一台；因此，某一环节的失调就会影响生产，为了保证长周期的安全生产，对过程掌握提出更高的要求，从而进展到把全流程的温度、压力、流量、物位和成分五大参数的模拟外表
20、、报警、连锁系统全部集中在中心掌握室显示和监视掌握；自从 20 世纪 70 岁月运算机技术应用到合成氨生产以后，操作掌握上产生了飞跃 ； 1975年 美国 霍 尼 威 尔 公 司开 发成 功 TCP-2000总体 分散 掌握 系统 Totol Distributed Control System），简称集散掌握系统 DCS）；DCS是现代运算机技术、掌握技术、数据通讯技术和荧光显示技术CRT）相结合的产物；在CRT 操作平台上可以存取、显示多种数据和画面，包括带掌握点的流程，全部过程变量、掌握过程变量，以及其参数的动态数值和趋势图，从而实现集中监视和 集中操作；操作人员对于人一掌握点、掌握单元
21、、生产设备、车间以及全厂的运作情 况进行随机或定势的观看，只要通过键操作调出相应的画面，即可把所需内容显示在CRT 上，以便监视、掌握和修改某些参数；需要的数据、流程都可随机或定时在打印机上打印和彩色硬拷贝机上拷贝；与此同时，报警、连锁系统，程序掌握系统，采纳 了微机技术的可编程序规律掌握器PLC）代替过去的继电器，采纳由用户编写的程序，实现自动或手动的“开”或“停”和复杂程序不同的各种规律掌握，计时、计数、模拟掌握等；近年由于机电一体化需要规律掌握和模拟掌握计时、计数、运算等功能相结合，各外表厂家的产品已从单一的规律掌握，趋向多种掌握功能结合为一 体；因此，用“可编程序掌握器”PC）这一名称
22、较为准确；此外，如配置有高一级治理、掌握功能的上位机系统，仍能进行全厂综合优化控制和治理，这种新奇的过程掌握系统不仅可以取代常规模拟外表，而且仍可以完成局部优化掌握以及模拟外表难以实现的复杂自控系统；如能用仿真技术进行操作人员的模拟培训只需在一台高性能的运算机上协作相应的软件以代替实际生产装置的掌握、运作设备，这样就可以在较短的时间内学习开停车、正常操作和事故状态操作；这些都表示氨生产技术自动化进入新的阶段，转变了几十年合成氨生产掌握的面貌；1.2.2 中国合成氨工业的进展简况中国合成氨生产是从20 世纪 30 岁月开头的，但当时仅在南京、大连两地建有氨厂，一个是由闻名爱国实业家范旭东先生创办
23、的南京永利化学工业公司铔厂永利宁厂，现南京化学工业公司的前身；另一个是日本占据东北后在大连开办的满洲化学工业株式会社，最高年产量不超过50Kt；从意大利引进一套以重油为原料的部分氧化法年产50kt合成氨装置，从而形成了煤油气原料并举的中型氨厂生产 系统，迄今为止，已建成50 多座中型氨厂；其次、小型氨厂的进展从 20 世纪 60 岁月开头在全国各地建设了一大批小型氨厂，1979 年最多时曾进展到 1539 座氨厂；第三、大型氨厂的崛起20 世纪 70 岁月是世界合成氨工业大进展时期；由于大型合成氨装置的优越性， 1972 年 2 月中国作出了成套引进化学肥料技术和设备的打算；1973 年开头，
24、首批引进13 套年产 300kt合成氨的成套装置 其中 10 套为自然气为原料，建在川化、泸天化、云南、贵州等地 ，为了扩大原料范畴， 1978 年又开头其次批引进4 套年产 300kt合成氨装置；中国是世界上人口最多的农业大国，为了在2000 年氮肥产量达到基本自给自足，最近十年先后间续引进14 套具有 20 世纪 90 岁月先进水平的年产 300kt合成氨成套设备，同时从 20 世纪 70 岁月起，我国开头了大型合成氨成套装置的自行设计、自行制造工作，第一套年产 30 万吨的合成氨装置于80 年在上海建成投产；特殊是于90 岁月初在川化建成投产的年产20 万吨合成氨装置达到了当时的国际先进
25、水平；从而把握了世界上几乎全部先进的工艺和先进技术如低能耗的凯洛格工艺、布朗工艺等，通过对引进技术的消化吸取和改造创新，不但使合成氨的技术水平跟上了世界前进的步伐，而且促进了国内中小型氨厂的技术进展；至今，在 32 套引进装置中，原料为自然气、油田气的17 套，渣油 7 套，石脑油5 套，煤 2 套和尤里卡沥青 1 套，加上上海吴泾，成都的两套国产扮装置，合成氨总才能为 10.22Mt ；中国潜在的自然气资源特别丰富，除新勘探的新疆塔里木盆地有大量的自然气可以通过长距离的管线东输外，对海南莺歌海疆隐藏的自然气已打算在新世纪初新建一套引进的年产450kt合成氨装置，这将是中国规模最大的一套合成氨
26、装置1 ；1.3 合成氨转变工序的工艺原理1.3.1 合成氨的典型工艺流程介绍合成氨的生产过程包括三个主要步骤：原料气的制备、净化和压缩和合成；1 原料气制备将煤和自然气等原料制成含氢和氮的粗原料气；对于固体原料煤和焦炭，通常采纳气化的方法制取合成气；渣油可采纳非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气；2 净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程； 一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12% 40%；合成氨需要的两种组分是H2 和 N2 ，因此需
27、要除去合成气中的CO；变换反应如下：CO+H2 OH2 +CO2 H=-41.2kJ/mol；由于 CO变换过程是强放热过程，必需分段进行以利于回收反应热，并掌握变换段出口残余 CO含量；第一步是高温变换，使大部分CO转变为 CO2 和 H2 ；其次步是低温变换，将 CO含量降至 0.3%左右；因此， CO变换反应既是原料气制造的连续，又是净化的过程，为后续脱碳过程制造条件； 脱硫脱碳过程各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必需在氨合成工序前加以脱除，以自然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以爱护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法
28、，依据一氧化碳变换是否采纳耐硫的催化剂而确定脱硫的位置；工业脱硫方法种类很多，通常是采纳物理或化学吸取的方法，常用的有低温甲醇洗法 Rectisol 、聚乙二醇二甲醚法Selexol 等；粗原料气经 CO变换以后，变换气中除H2 外，仍有 CO2、CO和 CH4 等组分，其中以 CO2 含量最多； CO2 既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料；因此变换气中CO2 的脱除必需兼顾这两方面的要求；一般采纳溶液吸取法脱除CO2 ；依据吸取剂性能的不同，可分为两大类；一类是物 理吸取法，如低温甲醇洗法Rectisol，聚乙二醇二甲醚法 Selexol，碳酸丙烯酯法；一类是化学
29、吸取法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法， MEA法等； 气体精制过程经 CO变换和 CO2 脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和 CO2；为了防止对氨合33成催化剂的毒害，规定CO和 CO2 总含量不得大于 10cm /m 体积分数 ；因此，原料气在进入合成工序前，必需进行原料气的最终净化，即精制过程；目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分别法和甲烷化法；深冷分别法主要是液氮洗法，是在深度冷冻条件下用液氮吸取分别少量CO，而且也能脱除33甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm /m 以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合；甲烷化法是在催化剂存在下
30、使少量CO、CO2 与 H2 反应生成 CH4 和 H2 O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量 体积分数 33一般应小于 0.7%；甲烷化法可以将气体中碳的氧化物CO+CO2含量脱除到 10cm /m 以下，但是需要消耗有效成分H2 ，并且增加了惰性气体CH4 的含量；甲烷化反应如下：CO+3H2CH4 +H2OH=-206.2kJ/mol；CO2+4H2CH4 +2H2 O H=-165.1kJ/mol；3 氨合成 将纯洁的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨；氨的合成是供应液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分；氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由
31、于反应后气体中氨含量不高，一般只有20%，故采纳未反应氢氮气循环的流程；氨合成反应式如下：10%N2+3H22NH3 gH=-92.4kJ/mol；1.3.2 合成氨转化工序的工艺原理本设计中的合成氨转变工序是指转化工序和变换工序的合称；转换工序是指天燃气中的气态烃类转换成H2、CO和 CO2，并达到要求，合成氨厂的转化工序分为两段进行；在一段转化炉里，大部分烃类与蒸汽于催化剂作用下转化成H2、CO和 CO2；烷烃：或烯烃：Cn H2n+n+nH2O nCO+2n+1H2C0n H2n+n+2nH2O nCO2+3n+1H2CnH2n+nH2O nCO+2nH2CnH2n+2nH2O nCO2
32、 +3nH2接着一段转化气进入二段转化炉，在此加入空气，由一部分H2 燃烧放出热量，催化剂床层温度上升到 12001250 ，并连续进行甲烷的转化反应；CH4+H2O CO+3H2 CH4+2H2O CO+4H2二段转化炉出口气体温度约950 1000 ，残余甲烷含量和 H2+CO） /N2 比均可达到指标；1.3.3 合成氨变换工序的工艺原理变换工序是指 CO 与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的过程；在合成氨工艺流程中起着特别重要的作用；目前，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为 12%40%，合成氨需要的两种组分是 H2 和 N2，因此需要除去合成气中的CO；变换工段主要利用 C
33、O 变换反应式：CO+H2O CO2+H2 H298 =-41.20kJ/mol在不同温度下分两步进行，第一步是高温变换简称高变）使大部分 CO转化为 CO2 和 H2，其次步是低温变换简称低变，将CO含量降到 0.3%左右；因此， CO变换既是原料气制造的连续，又是净化的过程；1.4 设计方案的确定1.4.1 原料的挑选合成氨生产的原料有焦炭、煤、焦炉气、自然气、石脑油、重油等；本设计挑选自然气作为原料，主要考虑到我国自然气资源丰富及清洁节能等缘由，详如下述；第一，我国自然气资源比较丰富，宁夏地区有得天独厚的区位优势；地质资源总量约 38 39 万亿立方 M，列世界第十位，其中陆上 30 万
34、亿立方 M，海上 9 万亿立方M；已探明储量约 1.9 万亿立方 M，仅占资源总量的 5%左右，列世界第 16 位，自然气资源勘探潜力很大；近年来我国自然气勘探取得了重大突破，陆上已在川渝、陕甘宁、新疆和青海形成四大气区；海上气田以渤海、南海西部地区和东海西湖凹陷作为 重点勘探和增加产量的地区；宁夏自然气资源也特别丰富，所以在挑选自然气作为原料合成氨有着明显的区位优势；其次，我国自然气工业高速进展方兴未艾；据最新的石油与勘探开发介绍，目前，我国自然气工业正处于进展高峰时期，且进展速度越来越快；近年来，国家对环境问题越来越重视；自然气作为一种清洁优质的能源，在我国改善能源结构，以及我国在大力推动
35、低碳经济进展的过程中，获得了前所未有的大进展；无论是在传统的自然气产区，仍是在新的自然气勘探开发区，近几年，我国自然气工业的进展都出现出前所未有的良好态势；我国将大力提高自然气在我国能源消费结构中的比重；自然气作为化石能源中污染最少的能源，热值相应高于煤炭与石油；在目前我国的能源消费结构里，煤炭占 67，石油占 20，而自然气却只占 3.4 ，远低于 23.5 的世界平均水平；加大自然气在能源消费结构中的比重，既有利于促进节能减排，又能够维护经济与社会可连续进展；第三，以自然气为原料合成氨工艺比重油和煤为原料的工艺成本低，而且能耗低；依据运算，如大型氨厂分别用石脑油、渣油、自然气和煤为原料制氨
36、，其价格分别按1800 元/t 、1400 元/t 、1.20 元/m3 和 260 元/t计，中压蒸汽价格按 78 元/t计，对应的合成氨成本分别为 1721 元/t 、1557 元/t 、1493 元/t和 1021 元 t ；可见，在这 4 种原料中，以煤为原料制氨成本最低, 然而，以煤为原料合成氨能耗远大于自然气见表 1-1）；自然气工艺技术目前最牢靠，自然气合成氨工艺成熟、生产牢靠、连续；煤头技术中，固定层气化流程，虽然工艺成熟，但气化消耗高，环保污染严峻、难以达标、厂区环境恶劣；水煤浆气化技术对煤种要求特殊高，包括煤的活性，灰份含量、灰熔点、固定碳含量；1.4.2 工艺流程的挑选本
37、设计主要是转化和变换工序的工艺设计，所选流程为：自然气压 缩脱 硫一段转化水蒸气二段转化压 缩空气高温变换低温变换变换气去甲烷化自然气蒸汽转化和变换工序是合成氨生产中的第一步，也是较为关键的一步，由于 能否正常生产出合格的变换气，是后面的全部工序正常运转的前提条件；在本设计中， 甲烷和其他烃类转化为CO和 H2 的转化工序采纳的是两段炉催化转化，经过二段转化后， 甲烷含量约为 0.5%左右； CO变换工序采纳了高变串低变的工艺流程路线，经过低温变换后的气体中 CO含量为 0.4%左右；1.4.3 工艺参数的确定以自然气为原料合成氨生产装置转化变换工序设计，其主要参数是一、二段转化工艺和 CO
38、高-低变串联流程的温度和压力；自然气经加氢脱硫，出口总硫量小于0.5ppm后 ， 在 压 力 3.03MPa 、 温 度 380 左 右的 条 件 下 配 入 中 压 蒸 汽 达 到 水 碳 比 为3.5R=3.5），进入一段转化炉的对流段加热，气体一边加热一边反应，出反应管的温度在 822左右，最终沿集气管中间的上升管上升，连续吸取一些热量，使温度升到850 左右，经输气总管送往二段转化炉；工艺空气经压缩机压到 3.33.5 MPa，也配入少量水蒸气，然后进入对流段的工艺空气加热盘预热到 480左右，进入二段炉顶部与一段转化气汇合，在顶部燃烧区燃烧、放热，温度升到 1200左右，在通过催化剂
39、床层时连续反应并吸取热量，离开二段转化炉的温度约为 1000左右，压力为 3.0 MPa，所得混合气残余甲烷含量约为0.3 ；经二段转化后的合成气送入第一换热器101-C），接着又送入其次换热器102- C），使合成气温度由 1003降到 360左右，利用这些能量制取高压蒸汽；从其次换热 器出来的气体连续送往变换工序处理；含 CO的原料合成气经换热器降温，在压力 3.0 MPa、温度 371下进入高变炉 因原料气中水蒸气含量较高，一般不需要加蒸汽）；经高变处理后，气体中 CO 降到 3.0 左右，温度为 425440；气体通过高变废热锅炉，冷却到 336左右，锅炉产生 10.0MPa 的饱和蒸
40、汽；由于此时气体温度仍不能进行低温变换，于是将变换气用来加热其它工艺气体，而变换气被冷却到 241后进入低变炉；经低变处理后，气体残余 CO 降到0.3 0.5 之间，再送入后续工段连续净化；1.4.4 工厂的选址本设计合成氨厂选址为位于宁夏回族自治区灵武市境内的宁东能源重化工基地；该化工基地有着得天独厚的优势：1）自然气资源优势该基地接近陕甘宁自然气田，此气田是我国迄今探明的世界 级特大型整装气田，探明掌握储量达7000 多亿立方 M，一期输气管线已建成，二期管线正在规划建设中；2）水资源优势 基位置于黄河东畔，中心区距黄河仅 35 公里左右， 2003 年底开工建设的宁东供水工程，估计 2
41、005 年 5 月建成通水，总供水量为 15970 万立方 M，能为基地供应充分的水源保证；3）交通优势 四通八达的道路交通是基地的一大突出优势，银川 - 青岛高速大路及307 国道横贯基地；大古铁路连接包兰、宝中铁路与京包、陇海线连通可辐射全国，即将开工建设的银川 - 太原铁路又形成一条横穿基地的外运大通道；银川河东机场距基地中心区仅 30 公里，每日航班达 50 余次，通往北京、上海、广州、西安、太原、济南、青岛、兰州等重要城市；4）土地资源优势 基地处于荒山丘陵地带，地势平缓，地势开阔，有成片的进展用地，为工业建设供应了宽阔的土地资源；5）区位优势 基位置于陕、甘、宁、蒙毗邻地区，西与自治区