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1、氢和氮是合成氨的主要原料，精制后的氢、氮混合气在高温，高压并在催化剂存在的条件下进行氨合成反应。根据合成反应器所采用的压力，温度及催化剂型号的不同，氨合成的方法可以分为低压法，中压法和高压法三种。小型合成氨厂采用低压法和中压法两种。其中合成压力分别为1520Mpa和32Mpa。本设计采用的是中压法。本设计由两部分构成分别是企业计划书和二张图纸。企业计划书包括：化工车间布置的设计、合成氨化工厂的设计、公司架构总体设计、合成氨的市场价格规划、企业流规划及总论六部分。二张图纸分别是：一张带控制点的液氨生产工艺设计图、一张主要设备的装配图。关键词：氨合成 催化剂 流程 工艺 企业计划书Abstract
2、Hydrogen and nitrogen is the main raw material of synthetic ammonia, refining hydrogen and nitrogen mix at high temperature, high pressure and in the presence of catalyst for ammonia synthesis reaction. According to the synthesis of reactor pressure, temperature and catalyst type, ammonia synthesis
3、methods can be divided into low pressure method, middle pressure method and pressure method. Small synthetic ammonia plants use both low pressure and medium pressure method. Of which the synthetic pressure is 15-20 Mpa and 32 Mpa respectively. The design adopts the method of medium pressure. This de
4、sign consists of two parts, which is the enterprise plan and the drawing respectively. Enterprise plan includes six parts: chemical plant layout design, the design of the synthetic ammonia chemical plant, overall design, the market price of the synthetic ammonia planning company structure, business
5、flow planning and general. Two drawings are: a control point of the liquid ammonia production process design, a major equipment assembly drawing.Keywords: ammonia synthesis catalyst flow process technology enterprise plan目 录前言-第1章 化工车间布置的设计-1.1化工厂厂房建筑基本知识-1.2化工车间布置-1.2.1基础资料处理步骤-1.2.2布置设备步骤-1.2.3设计符
6、合原则-1.2.4车间布置的内容-1.3车间布置的技术要求-1.3.1厂房的整体布置-1.3.2厂房的平面布置-1.3.3生产工艺对设备布置的要求-1.3.4设备安装专业对布置的要求-1.3.5厂房建筑对设备布置的要求-1.3.6装置布置发展趋势-1.3.7主管廊的布置-1.3.8现场控制室-1.3.9安全、卫生和防腐蚀问题-第2章 合成氨化工厂的设计-2.1车间典型设备的布置-2.1.1反应器的布置-2.1.2塔的布置-2.1.3容器的布置-第3章 公司架构总体设计-3.1采购部-3.1.1部门概要-3.1.2部门职责-3.2生产技术部-3.2.1部门概要-3.2.2部门职责-3.3人力资源
7、部-3.3.1部门概要-3.3.2部门职责-3.4质保部-3.4.1部门概要-3.4.2部门职责-3.5企管部-3.5.1部门概要-3.5.2部门职责-3.6销售部-3.6.1部门概要-3.6.2部门职责-3.7财务部-3.7.1部门概要-3.7.2部门职责-3.8仓管部-3.8.1部门概要-3.8.2部门职责-第4章 合成氨的市场价格规划-4.1中国合成氨行业概况-4.2合成氨在各领域的消费分-4.2.1合成氨在工业领域的消费分析-4.2.2合成氨在农业领域的消费分析-4.3合成氨消费预测-4.3.1工业领域消费预测-4.3.2农业领域消费预测-4.4中国合成氨价格分析及走势预测-4.3.1
8、中国合成氨价格走势分析-4.3.2中国合成氨价格走势预测-第5章 企业物流规划5.1 物流理论-5.1.1 现代物流的概念-5.1.2 现代物流的功能-5.1.3 企业物流-5.1.4 企业物流运作模式-5.1.5 企业物流运作模式的决策要-5.1.6 第三方物流理论-5.2 该合成氨公司的物流规划-5.2.1 基于自营的物流一体化的运作模式-5.2.2 基于3PL的物流一体化的运作模式-5.2.3 基于分段外包的物流一体化的运作模式-第6章 总论-致谢-参考文献-前 言合成氨工业的巨大成功，改变了世界粮食生产的历史，解决了人类因人口增长所需要的粮食，奠定了多相催化科学和化学工程科学基础。催化
9、合成氨技术在 20世纪化学工业的发展中起着核心的作用。合成氨工业是基础化学工业之一，其产量居各种化工产品的首位。以其为原料可制化肥、塑料、合成纤维、油漆、感光材料等产品。作为生产氨的原料气CO和H2合成气，可进行综合利用，以联产甲醇及羰基合成甲酸、醋酸等一系列碳化工产品。物尽其用，减少排放物对环境的污染，提高企业生产的经济效益，已成为当今合成氨工艺生产技术发展的方向。国际上对氨的需求，随着人口的增长和对农作物增产的需求和环境绿化面积的扩大而不断增加。第1章 化工车间布置的设计 1.1化工厂厂房建筑基本知识组成建筑物的构件有：地基、基础、墙、柱、梁、楼板。屋顶、隔墙、楼梯、门、窗及天窗等。建筑物
10、的结构有钢筋混凝土结构、钢结构、混合结构、砖木结构等。化工厂的建筑形式有三种：封闭式厂房、敞开式厂房和露天框架。其中发展的趋势是敞开式厂房和露天框架两种建筑形式。 根据化工生产的特点对化工建筑提出的特殊要求是耐火、抗爆、泄压与防腐蚀。在化工生产建筑设计中，要按照生产的火灾危险性不同，选择合适的建筑物耐火等级、厂房的防爆距离和防爆措施等，应严格执行国家制定的建筑设计防火规范。根据建筑设计防火规范的规定，生产的火灾危险分为甲、乙、丙、丁、戊五类，一般石油化工厂均属于甲、乙类生产，应采用一、二级耐火建筑，即由钢筋混凝土楼盖、屋盖和砌体墙等组成。对腐蚀性介质要采取防腐措施，如在有气体介质腐蚀情况下，对
11、门、窗、梁、柱要涂刷防腐涂料；配电室、仪表室、生活室、办公室等均不得设在腐蚀性设备的底层。1.2化工车间布置车间布置设计是以工艺(基础设计阶段)、配管(详细设计阶段)为主导专业，并在管道机械、总图、土建、自控、电力、设备、冷冻、暖风等有关专业的密切配合下，并征求建设单位的意见，最后由工艺综合各方面意见完成此工作。1.2.1基础资料处理步骤 对初步设计需要带控制点工艺流程图，对施工图设计需要管道仪表流程图； 物料衡算数据及物料性质（包括原料、中间体、副产品、成品的数量及性质，三废的数据及处理方法）； 设备一览表（包括设备外形尺寸、重量、支撑形式及保温情况）； 公用系统耗用量，供排水、供电、供热、
12、冷冻、压缩空气、外管资料； 车间定员表（除技术人员、管理人员、车间化验人员、岗位操作人员外，还包括最大班人数和男女比例的资料）； 厂区总平面布置图（包括本车间同其他生产车间、辅助车间、生活设施的相互联系，厂内人流物流的情况与数量）。 建厂地形及气象资料。 1.2.2布置设备步骤（1）在布置设备时，设备的平面位置和高低位置，应符合工艺流程和工艺条件的要求。可以根据实际地形和厂房建筑结构的特点，因地制宜合理布置。 一般来说，凡计量设备宜布置在最高层，主要设备如反应釜等应布置在中层，贮槽、传动设备(如压缩机、冷冻机、泵、离心机、破碎机等)布置在底层。这样可减少厂房的荷载和振动，降低造价。(2)同类型
13、的设备或操作性质相似的有关设备。尽可能布置在一起，有效地利用车间建筑面积，便于管理、操作和维修。 如塔体集中布置在塔架上，热交换器，泵成组布置在一处等。 1.2.3设计符合原则（1）要符合经济原则（2）要符合安全生产要求（3）便于安装和检修（4）要有良好的操作条件1.2.4车间布置的内容车间包括生产部门、辅助部门、生活部门等三部分，设计时应根据生产流程，原料、中间体、产品的物化性质，以及它们之间的关系，确定应该设几个生产工段，需要哪些辅助、生活部门。1.3车间布置的技术要素 车间布置的内容可分为车间厂房布置和车间设备布置。 车间厂房布置是对整个车间各工段、各设施在车间场地范围内，按照它们在生产
14、中和生活中所起的作用进行合理的整体、平面和立面布置。1.3.1厂房的整体布置 根据生产规模和生产特点以及厂区面积、厂区地形、地质等条件考虑厂房的整体布置，采用分离式或集中式，亦即将车间各工段及辅助车间分散在单独的厂房内或集中合并在一个厂房内。 化工厂厂房可根据工艺流程的需要设计成单层、多层或单层与多层相结合的形式。一般来说单层厂房利用率较高，建设费用也低，因此除了工艺流程的需要必须设计为多层外，工程设计中尽量采用单层。 1.3.2厂房的平面布置 化工厂厂房的平面布置是根据生产工艺条件（包括工艺流程、生产特点、生产规模等）以及建筑本身的可能性与合理性（包括建筑形式、结构方案、施工条件和经济条件等
15、）来考虑的。厂房的平面设计应力求简单，这会给设备布置来更多的可变性和灵活性，同时给建筑的定型化创造有利条件。厂房立面也同平面一样，应力求简单，要充分利用建筑物的空间，符合经济合理及便于施工的原则。 厂房的立面有单层、多层或单层与多层相结合的形式，主要根据生产工艺特点决定，另外也要满足建筑上采光、通风等各方面的要求。对于为新产品工业化生产而设计的厂房，由一般生产过程中对于工艺路线还需不断地改进、完善，所以一般都设计成一个高单层厂房，利用便于移动、拆装、改建的钢操作台代替钢筋混凝土操作台或多层房的楼板，以适应工艺流程变化的需要。 如必须设在多层厂房内，则应布置在厂房顶层。小型化工厂的设备布置，一般
16、常采用室内布置，尤其是气温较低的地区，除此也可采用室内露天联合布置方法。其有如下优点：可以节约建筑面积，节省基建投资。 可节约土建施工工程量，加快基建进度。 有火灾及爆炸危险性的设备，露天布置可降低厂房耐火等级，降低厂房造价。 有利于化工生产的防火、防爆和防毒。 对厂房的扩建改建具有较大的灵活性。 1.3.3生产工艺对设备布置的要求 在布置设备时一定要满足工艺流程顺序，要保证水平方向和垂直方向的连续性。对于有压差的设备，应充分利用高位差布置，以节省动力设备及费用。在不影响流程顺序的原则下，将较高设备尽量集中布置，充分利用空间，简化厂房体形。 凡属相同的几套设备或同类型的设备或操作性质相似的有关
17、设备，应尽可能布置在一起，这样可以统一管理，集中操作，还可减少备用设备或互为备用。 设备布置时除了要考虑设备本身所占的地方外必须有足够的操作、通行及检修需要的位置。 要考虑相同设备或相似设备互换使用的可能性，设备排列要整齐，避免过松过紧。 要尽可能地缩短设备间管线。 车间内要留有堆放原料、成品和包装材料的空地（能堆放一批或一天的量），以及必要的运输通道且尽可能地避免固体物料的交叉运输。 传动设备要有安装安全防护装置的位置。 要考虑物料特性对防火、防毒及控制噪音的要求，譬如对噪音大的设备宜采用封闭式隔间等。 根据生产发展的需要与可能，适当预留扩建余地。 设备之间或设备与墙之间的净间距大小，虽无统
18、一规定，但设计者应结合上述布置要求，及设备的大小，设备上连接管线的多少，管径的粗细，检修的频繁程度等各种因素，再根据生产经验，决定安全间距。1.3.4设备安装专业对布置的要求 要根据设备大小及结构，考虑设备安装、检修及拆卸所需要的空间和面积。 要考虑设备能顺利进出车问。经常搬动的设备应在设备附近设置大门或安装孔，大门宽度比最大设备宽0.5m，不经常检修的设备，可在墙上设置安装孔。通过楼层的设备，楼面上要设置吊装孔。厂房比较短时，吊装孔设在靠山墙的一端，厂房长度超过36m时，则吊装孔应设在厂房中央。 必须考虑设备检修、拆卸以及运送物料所需要的起重运输设备。起重设备的形式可根据使用要求确定。1.3
19、.5厂房建筑对设备布置的要求凡是笨重设备或运转时会产生很大振动的设备，如压缩机、离心机、真空泵、粉碎机等应该尽可能的布置在厂房的底层，以减少厂房楼面的荷载和振动。 有剧烈振动的设备，其操作台和基础不得与建筑物的柱、墙连在一起，以免影响建筑物的安全。 布置设备时，要避开建筑物的柱子及主梁，如设备吊装在柱子或主梁上，其荷 重及吊装方式需事先告知土建专业人员并与其商议。厂房中操作台必须统一考虑，防止平台支柱林立重复，既有碍于整齐美观又影响生产操作及检修。设备不应布置在建筑物的沉降缝或伸缩缝处。在厂房的大门或楼梯旁布置设备时，要求不影响开门和妨碍人行，出入通畅。设备应尽可能避免布置在窗前，以免影响采光
20、和开窗，如必需布置在窗前时，设备与墙间的净距应大于600mm。设备布置时应考虑设备的运输线路，安装、检修方式，以决定安装孔、吊钩及设备间距等。 1.3.6装置布置发展趋势装置布置发展趋势可以归结为“四个化”，即露天化、流程化、集中化和定型化。露天化。 从近年来的实际设计中可以看出，除大型压缩机布置在半敞开的厂房内以外，其他设备绝大多数都布置在露天。其优点是节省占地，减少建筑物，有利于防爆，便于消防。流程化。 以管廊为纽带，按工艺流程顺序将设备布置在管廊的上下和两侧，成为三条线，一个装置形成一个长条形区。集中化。 将上述长条形装置合理地集中在一个大型街区内，组成合理化的集中装置或称联合装置。按防
21、火设计规范用通道将各装置分开，此通道可作为两侧装置设备的检修通道，也可作为消防通道。控制室集中在一幢建筑物内，由于周围或2，3面全是装置，所以控制室朝着设备的墙不开门窗，甚至采用全密封式，用电子计算机控制操作，通过电视屏幕了解主要设备的操作实况。装置办公室和生活间也应集中在一幢建筑物内。定型化。 装置的设备采用定型布置。如泵、汽轮机、压缩机及其辅助设备采用定型布置，配管也可以采用定型布置。1.3.7主管廊的布置 大型装置的管道往返较多，为了便于安装及装置的整洁美观，通常都设集中管廊。1.3.8现场控制室（1）控制室的布置应该有很好的视野，应设置在能从各个角度都能看到装置的地方。（2）控制室应布
22、置在装置的上风向，且距离生产装置各个部分都不太远的适宜地方。大型石油化工装置的控制室与装置内生产设备管廊、各种管架之间最好保持1.5m距离。（3）仪表盘和控制箱通常都是成排布置，盘后要有安装及维修用的通道，通道宽度不小于lm。仪表盘前应有23m的空间。 （4）所有进出口管道及电缆最好暗敷，使室内布置整齐美观。（5）仪表盘上的仪表一般可分成三个区段布置。上区段距地面1650mm以上，这一部分可放置比较醒目的供扫视的仪表（如指示仪表、信号灯、闪光报警器等）；中区段距地面10001650mm，可放置需要经常监视的仪表（如控制仪表、记录仪表等）；地下区段距地面8001000mm，可放置操纵器类（如操纵
23、板、切换器、开关、按钮等）。（6）控制室内仪表盘应避免阳光直射，以免反射光影响操作。 （7）大型控制室因为装有大量仪表，为减少灰尘，最好采用机械通排风，以保持空气的清洁。墙面及地面也要便于清洗，以防止灰尘聚集。室内采光通常都采用天然采光与人工照明相结合。生活室中的办公室、化验室、休息室等宜布置在南面，以充分利用太阳能采暖，更衣室、卫生间、浴室等可布置在厂房北面房间。 生产规模较大时，辅助室和生活室可根据需要布置在有关的单体建筑物内。 有毒的或者对卫生方面有特殊要求的工段必须设置专用的浴室。1.3.9安全、卫生和防腐蚀问题（1）要为工人操作创造良好的采光条件。布置设备时尽可能作到工人背光操作，高
24、大设备避免靠窗布置，以免影响采光。（2）要最有效地利用自然对流通风，车间南北向不宜隔断。放热量大，有毒害性气体或粉尘的工段，如不能露天布置时需要有机械送排风装置或采取其他措施，以满足卫生标准的要求。 （3）凡火灾危险性为甲、乙类生产的厂房，除上面已提到的一些注意事项外，还须考虑：在通风上必须保证厂房中易燃气体或粉尘的浓度不超过允许极限。送排风设备不应布置在同一个通风机室内，且排风设备不应和其他房间的送排风设备布置在一起。 必须采取必要的措施，防止产生静电、放电以及着火的可能性。 凡产生腐蚀性介质的设备，其基础、设备周围地面、墙、往都需要采取防护措施。 任何烟囱或连续排放的放空管的高度及周围设置
25、物的高度要求详见化工装置设备布置设计规定HG20546-2009中的要求。第2章 合成氨化工厂的设计根据第1章涉及的各个方面分析一般化工厂的基本框架后，然后合理的设计一家合成氨化工厂。详见“带控制点的液氨生产工艺设计图”及“主要设备的装配图”。下面只介绍车间典型设备的布置。2.1车间典型设备的布置2.1.1反应器的布置（1）釜式反应器的布置 釜式反应器通常是间歇操作。布置时要考虑便于加料和出料。液体物料通常是经高位槽计量后依靠位差加入釜中。固体物料大多是用吊车从人孔加入釜内，因此人孔离地或操作平台的高度以800mm为宜。釜式反应器一般用吊耳支承在建（构）筑物上或操作台的梁上。对大型、重量大或振
26、动大的设备，要用支腿直接支承在地面或楼板上。 两台以上相同的反应器应尽可能排成一直线。反应器之间的距离，根据设备大小，附属设备和管道具体情况而定。管道阀门应尽可能集中布置在反应器一侧，以便于操作，如图2-1所示。图2-1带有搅拌器的反应器，其上部应设置安装及检修用的起吊设备，如图2-2。小型反应器如不设起吊设备，则必须设置吊钩，以便临时设置起吊设备。设备顶端与建筑物间必须留出足够的高度，以便抽出搅拌器，如图2-3所示。图2-2 图2-3跨楼板布置的反应器，要设置出料操作台；反应物黏度大或含有固体物料的反应器要考虑疏通堵塞和管道清洗的问题。 反应器底部出口离地面高度：物料从底部出料口自流进入离心
27、机要有11.5m距离；底部不设出料口，有人通过时，底部离基准面最小距离为1.8m，搅拌器安装在设备底部时设备底部应留出抽取搅拌器的空间，净空高度不小于搅拌轴的长度。易燃易爆反应器，特别是反应激烈，易出事故的反应器，布置时要考虑足够的安全措施。（2）连续反应器连续反应器有单台式和多台串联式。其布置注意事项除釜式反应器所列要求外，由于进料出料都是连续的，因此在多台串联时必须注意物料进出口间的压差和流体流动的阻力损失。如果出料用加压泵循环时，除反应器为加压操作外，反应器必须有足够的位差，以满足加压泵净正吸入压头的需要。多台串联反应器可并排排列或排成一圈。（3）固定床反应器图2-4固定床反应器一般成组
28、布置在框架内。框架顶部设有装催化剂和检修用的平台和吊装机具。框架下部应有卸催化剂的空间，如图2-4所示。反应器上部要留出足够净空。催化剂如从反应器底部（或侧面出料口）卸料时，应根据催化剂接受设备的高度，留有足够的净空。当底部离地面大于1.5m时，应设置操作平台，底部离地面最小距离不得小于500mm。多台反应器应布置在一条中心线上，周围留有放置催化剂盛器与必要的检修场地。其中的一侧应有堆放和运输催化剂所需的场地和通道。操作阀门与取样口应尽量集中在一侧，并与加料口不在同一侧，以免相互干扰。（4）流化床反应器 布置要求基本与固定床反应器相同，此外，应同时考虑与其相配的流体输送设备、附属设备的布置位置
29、。设备间的距离在满足管线连接安装要求下。应尽可能缩短。催化剂进出反应器的角度，应能使得固体物料流动通畅，有时还应保持足够的料封。 对于体积大、反应压力较高的反应器，应该采用坚固的结构支承。 反应器支座（或裙座）应有足够的散热长度，使支座与建筑物或地面的接触面上的温度不致过高。要求钢筋混凝土不高于100，钢结构不高于150。2.1.2塔的布置（1）大型塔设备多数露天布置，用裙式支座直接安装于基础上。 （2）直径1m以下的塔设备一般不能靠自身重量单独直立安装，需依附于建筑物或构筑物上，可布置在室内或框架内，靠楼板支承或用框架支承。（3）多个塔可按流程成排布置，也可根据具体条件布置，并尽可能处于一条
30、中心线上。其附属设备的框架及接管安排于一侧，另一侧供安装塔的空间用。（4）塔与塔的净距一般为2m左右。塔群与管廊或塔群与框架的净距离约为1.5m左右，如果希望布置紧凑缩小，则以塔的基础与管廊或框架的地下基础不碰为原则。（5）塔上设置公用平台，互相连结既便于操作又起到结构上互相加强的作用。平台应与框架相通，平台宽度原则上不小于 1.2m，最下层平台高度应高出地面 2.1m以上，以确保通行。最上层平台最好围绕整个塔设置，这样较安全。上下层平台距离最大为8m，超过8m应设中间平台；二层平台间设直爬梯，直爬梯距地面2.5m以上的梯子应设保护围栏。（6）塔身上每个人孔处需设置操作平台，以便检修塔板用。塔的四周要有巡回通道（7）塔的四周应分几个区进行布置。配管区也称操作区，专门布置各种管道、阀门、仪表。通道区布置走廊、楼梯、人孔等，也可布置安全阀或吊装设备
