合成氨过程能量分析
第三章 氨的合成
10 35.10 29.00 20.63 14.48 10.15 6.71
15 43.35 36.84 27.39 19.94 14.39 9.75
20 49.62 43.00 33.00 24.71 18.24 12.62
32 60.43 54.00 43.60 34.24 30.90 18.99
13
c. 惰性气体含量的影响
惰性气体指不参加合成氨反应的甲烷和氩气 由图3 惰性气体含量增加，平衡氨含量减小， ◆ 由图3-2知，惰性气体含量增加，平衡氨含量减小，因 为增加惰性气体含量相当于降低了反应物的分压， 为增加惰性气体含量相当于降低了反应物的分压，即惰性 气体对氨合成不利。 气体对氨合成不利。 另外，氨合成为不完全反应， ◆ 另外，氨合成为不完全反应，未反应原料气体需要循环 利用，必然造成惰性气体的富集， 利用，必然造成惰性气体的富集，最终采取部分放空的办 法减少惰性气体，造成原料气的浪费。 法减少惰性气体，造成原料气的浪费。
19
第二节 氨合成催化剂
氨合成反应必须用催化剂，没有催化剂，即使在很高压 氨合成反应必须用催化剂，没有催化剂， 力下反应速度也很小，生成的氨浓度很低。 力下反应速度也很小，生成的氨浓度很低。 可以作氨合成催化剂的物质很多，如锇（Os） 可以作氨合成催化剂的物质很多，如锇（Os）、铁(Fe)、 (Fe)、 锰 (Mn) 、 钨 (W) 和铀(U) 等 。 但由于以铁为主体的催化剂具 (Mn)、 (W)和铀 (U)等 有原料来源广、 价格低廉、 在低温下有较好的活性、 有原料来源广 、 价格低廉 、 在低温下有较好的活性 、 抗毒 能力强、使用寿命长等优点，广泛采用。 能力强、使用寿命长等优点，广泛采用。
lg Kp = 2001.6 / T − 2.6911lg T − 5.5193 ×10 −5 T + 1.8489 ×10 −7 T 2 + 3.6842
合成氨工艺总结
合成氨发展的三个典型特点：1。
生产规模大型化2。
能量的合理利用. 用过程余热自产蒸汽推动蒸汽机供动力,基本不用电能3。
高度自动化Chp2。
原料气的制取2.1 固体燃料气化法氢气的主要来源有：气态烃类转化、固体燃料气化和重质烃类转化。
煤气化技术装置的分类：（1)固定床气化（2)流化床气化（3）气流床气化固定床气化:UGI炉，鲁奇（Lurgi）炉和液态排渣的鲁奇炉流化床气化:Winkler气化炉；Lurgi循环流化床气化炉；U—Gas灰团聚流化床气化炉气流床气化：常压气流床粉煤气化即Koppers-Totzek（柯柏斯—托切克,简称K-T)炉;水煤浆加压气化，即Texaco（德士古）炉和Destec（现E—Gas)炉；粉煤加压气化,即SCGP（Shell 煤气化工艺）。
固定床间歇制气：采用间歇法造气时，空气和蒸汽交替通入煤气发生炉。
通入空气的过程称为吹风，制得的煤气叫空气煤气；通入水蒸气的过程称为制气，制得的煤气叫水煤气;空气煤气与水煤气的混合物称为半水煤气.间歇式制半水煤气流程：a．空气吹风b．上吹制气c．下吹制气d．二次上吹e．空气吹净德士古气化装置包括煤浆制备、气化、灰水处理。
煤浆气化采用德士古水煤浆加压气化的激冷流程。
气化工段关键设备气化炉（参见p56图1-2-39）气化炉分上下两部分，上部为燃烧室，燃烧室内安装三层耐火砖用来防止炉壁烧坏；下部为激冷室.从燃烧室出来的工艺气通过下降管进入激冷室，激冷室上部有激冷环，下部下降管浸入水中，工艺气在水中冷激。
气化炉是德士古装置核心设备。
碳洗塔的作用是洗涤从气化炉来的粗煤气，除去粗煤气中的含杂的灰分以及可容水的反应副产物,保证干净、含灰分少的粗煤气送到下一工段进行使用.碳洗塔下部主要作用是洗涤，碳洗塔合成气入口管线伸入水下，粗煤气进入碳洗塔水下后，经过塔内灰水的洗涤再进入上部;碳洗塔上部有塔盘，采用筛板结构，用来对合成气进行可溶性气体以及灰分进行吸收.碳洗塔是德士古气化装置中，一个非常重要的中间过程装置。
工业合成氨资料讲解
1. 合成氨工业(1)简要流程(2)原料气的制取N2：将空气液化、蒸发分离出N2或将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。
H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气)在高温下制取。
用煤和水制H2的主要反应为：(3)制得的H2、N2需净化、除杂质，再用压缩机制高压。
(4)氨的合成：在适宜条件下，在合成塔中进行。
(5)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将没有完全反应的N2和H2循坏送入合成塔，使之充分利用。
2.合成氨条件的选择(1)合成氨反应的特点：合成氨反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应：(2)合成氨生产的要求：合成氨工业要求：○1反应要有较大的反应速率；○2要最大限度的提高平衡混合物中氨气的含量。
(3)合成氨条件选择的依据:运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。
反应条件对化学反应速率的影响对平衡混合物中NH3的含量的影响合成氨条件的选择增大压强有利于增大化学反应速率有利于提高平衡混合物中NH3的产量压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等的要求高，因此，工业上一般采用20MPa—50MPa的压强升高温度有利于增大化学反应速率不利于提高平衡混合物中NH3的产量温度升高，化学反应速率增大，但不利于提高平衡混合物中NH3的含量，因此合成氨时温度要适宜，工业上一般采用500℃左右的温度(因该温度时，催化剂的活性最强)使用催化剂有利于增大化学反应速率没有影响催化剂的使用不能使平衡发生移动，但能缩短反应达到平衡的时间，工业上一般选用铁触媒作催化剂，使反应在尽可能低的温度下进行。
○1温度：500℃左右○2压强：20MPa—50MPa ○3催化剂：铁触媒除此之外，还应及时将生成的氨分离出来，并不断地补充原料气，以有利合成氨反应。
(6)合成氨生产示意图3.解化学平衡题的几种思维方式(1)平衡模式思维法(三段思维法)化学平衡计算中，依据化学方程式列出“起始”“变化”“平衡”时三段各物质的量(或体积、或浓度)，然后根据已知条件建立代数式等式而进行解题的一种方法。
年产10万吨合成氨合成工艺设计讲解
目录1．总论 (1)1.1设计任务的依据 (3)1.2概述……………………………………………………………………………1.2.1设计题目 (7)1.2.2 设计具体类容范围及设计阶段 (7)1.2.3设计的产品的性能、用途及市场需要 (8)1.2.4简述产品的几种生产方法及特点 (8)1.3产品方案 (8)1.4设计产品所需要的主要原料规格、来源 (8)1.4.1设计产品所需要的主要原料来源 (8)1.4.2涉及产品所需要的主要原料规格 (8)1.5生产中产生有害物质和处理措施 (8)1.5.1氨气和液氨 (8)1.5.2合成氨废水 (8)2．生产流程及生产方法的确定 (8)3．生产流程简述 (14)4．工艺计算 (16)4.1原始条件 (16)4.2物料衡算 (16)4.2.1合成塔物料衡算 (18)4.2.2氨分离器气液平衡计算 (19)4.2.3冷交换器气液平衡计算 (19)4.2.4液氨贮槽气液平衡计算 (25)4.2.5液氨贮槽物料计算 (29)4.2.6热交换器热量计算 (35)4.2.7水冷器热量计算 (36)4.2.8氨分离器热量核算 (39)5. 主要设备选型 (39)5.1废热锅炉设备工艺计算 (40)5.1.1计算条件 (40)5.1.2 官内给热系数α计算 (41)5.1.3管内给热系数αi计算 (42)5.1.4总传热系数K 计算 (43)5.1.5平均传热温差m Δt 计算 (44)5.1.6传热面积 (45)5.2主要设备选型汇总 (46)参考文献 (42)年产10万吨合成氨合成工艺设计摘要：介绍合成氨合成生产工艺流程，着重通过对此工艺流程的物料衡算，能量衡算确定主要设备选型。
关键词：氨合成；生产工艺；物料衡算；能量衡算；设备选型1 总论氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位; 同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10%的能源用于生产合成氨。
氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分约占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工业基础原料，用于生产铵、胺、染料、炸药、制药、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”。
以焦炉煤气制合成氨的主要工艺分析与选择
以焦炉煤气制合成氨的主要工艺分析与选择景志林，张仲平（山西焦化股份有限公司，山西洪洞041606）2007-12-14山西焦化股份有限公司现拥有80 kt/a合成氨，130 kt/a尿素的生产能力。
公司拟建设15 Mt/a焦炉扩建项目（二期工程）。
焦炉装置建成后，产生的焦炉煤气除自用外，可外供焦炉气32650 m3/h，这些焦炉气若不及时加以利用，不仅对当地大气环境造成不利的影响，还会造成能源的极大浪费。
对于富裕焦炉煤气利用问题，公司经过多方论证，考虑到多年氮肥生产的技术和管理优势，计划配套建设以焦炉煤气制180 kt/a合成氨，300 kt/a尿素的生产装置。
本文介绍“18·30”项目合成氨制备中主要工艺技术路线的选择。
1 焦炉气配煤造气制合成氨的必要性焦炉气生产合成氨类似天然气生产合成氨，焦炉煤气自身的特点是氢多碳少，C/H低，焦炉气成分如表1。
单独用于合成氨生产时，原料气耗量大，弛放气排放量多，单位产品能耗高。
必须补碳。
综合考虑，周边煤炭资源丰富，价格便宜，宜采用煤制气补碳，煤制气有效成分（H2+CO）高，可以把合成气调整合理，最大限度地利用原料气。
因此，要想取得好的经济效益，合理地利用原料资源，采用煤、焦、化一体化的联合流程，不仅将能源和环境保护结合起来，而且将传统的焦化工业与化学工业及化肥工业有机地结合起来，生产大宗支农产品——尿素，是新一代焦炉气综合利用的好途径。
2 工艺生产路线概述将来自焦化厂净化后的剩余焦炉煤气，进入气柜进行混合、缓冲，然后通过罗茨鼓风机升压，湿法脱硫装置脱除焦炉气中的H2S，再加压至2.3 MPa，送干法脱硫装置，将气体中的总硫脱至7 mg/m3以下，利用深冷空分装置送来的富氧，混入蒸汽进行催化部分氧化转化，将气体中的甲烷及少量其他烃转化为CO 和H2，转化后的高温气体经废锅回收热量降温后，补加蒸汽进入变换工序的中变炉，进行CO变换反应，调整CO含量至3%，然后进入ZnO 精脱硫槽，将气体中的总硫脱至（1～3）×10－6，再进入装有铜锌催化剂的低温变换炉，控制变换气中CO含量为0.3%。
简述合成氨的生产工艺流程
简述合成氨的生产工艺流程摘要：氨作为重要的化工产品，在人们的生产生活中占有重要地位。
农业中用到的大部分氮肥，包含尿素、硝酸铵、氯化铵等复合肥都是以氨为原料的。
据统计，世界每年合成氨产量不少于一亿吨，大部分都是用做原料来生产化肥，所以合成氨的重要性不言而喻，本文将结合安徽晋煤中能化工股份有限公司的车间操作规程，对合成氨的生产工艺流程进行分析和整理。
关键词：合成氨；生产工艺；反应一、氨合成的基本原理氨合成反应是在高温、高压、并有催化剂存在条件下进行的放热、体积缩小、可逆的反应。
其化学反应式如下：N2+3H22NH3+Q由于氨合成反应是可逆、放热、体积缩小的反应，根据化学平衡移动定律（勒沙特列原理），提高压力，降低温度，降低进塔氨含量，控制合适的氢氮比，有利于反应向生成氨的方向进行，即有利于氨的合成。
二、氨合成的反应机理在催化剂的作用下，氢与氮生成氨的反应是一多相气体催化反应，多相气体催化反应的历程一般由以下几个步骤所组成：1、气体反应物扩散到催化剂外表面；2、反应物自催化剂外表面扩散到毛细孔内表面；3、气体被催化剂表面（主要是内表面）活性吸附；4、吸附状态的气体在催化剂表面上起化学反应，生成产物；5、产物自催化剂表面解吸；6、解吸后的产物从催化剂毛细孔向外表面扩散；7、产物由催化剂外表面扩散至气相主流。
以上七个步骤是氢和氮自气相空间向催化剂表面接近，其绝大部分自外表面向催化剂的毛细孔的内表面扩散，并在表面上进行活性吸附。
吸附氮与吸附氢及气相氢进行化学反应，依次生成NH, NH2, NH3,后者自表面脱附后进入气相空间。
三、安徽晋煤中能化工股份有限公司氨合成的工艺流程氨的合成主要包含脱硫、转化、变换、脱碳、甲烷化、氨的合成、吸收制冷及输入氨库和氨吸收八个工序，下面主要针对徽晋煤中能化工股份有限公司的氨的合成部分进行阐述。
来自压缩七段出口的新鲜气，经七段油分分离后，在冷交气体出口氨冷前补入，进入氨冷器冷却后，进入氨分离器分离液氨，并在下部进入冷交换器管内上行（降低水冷后气体），由上部出来进入循环机加压，加压后的气体先进入油分离器分离油滴，然后进入热交与水加热器来的热气预热交换后进入合成塔（为调节炉温在油分离后至水冷进口设置一近路管线，在油分离器后至合成塔底部及g3冷激设副线以便调节催化剂床层温度）。
合成氨能源消耗统计办法
附件1：合成氨能源消耗统计办法(讲稿)中国氮肥工业协会一、合成氨能源消耗统计原则1、合成氨能耗统计的指标体系：①单位合成氨耗天然气（立方米/吨）；②单位合成氨耗电（千瓦时/吨）；③单位合成氨耗标准原料煤（千克标准煤/吨）（按7000千卡/千克折标准煤）；④单位合成氨耗标准燃料煤（千克标准煤/吨）（按7000千卡/千克折标准煤）；⑤单位合成氨综合能耗（千克标准煤/吨）（按7000千卡/千克折标准煤）；2、合成氨能源消耗量是指生产合成氨产品事实消耗的或称为生产所必须的能源量，既不要漏计也不能重复统计。
因此统计能源消耗时，不仅包括生产系统的消耗，也应包括辅助和附属生产系统的消耗。
3、单项能源消耗量是指生产合成氨事实上购入和消耗的能源量，如：①与块煤同时购入的沫煤，尽管没有入炉，但它是购入原料煤的组成部份，应统计在原料煤消耗中。
但未能使用的沫煤输出时可在综合能耗中扣除。
②合成氨生产过程中输出的能源（如返焦、返炭、沫煤、可燃气体等），因已不同于投入系统时的状态，不应从投入的单项能源消耗量中扣除，而应计入综合能耗的输出能源项中。
4、掺烧的返焦、返炭、块煤中筛分的沫煤不再重复计入原料或燃料消耗。
5、合成氨生产中必须的安全、环保措施所消耗的能源, 应计入各单项消耗。
如：硫磺回收、油回收、污水处理等。
6、多用户共享原料气、公用工程（蒸汽、耗能工质等）以及联醇、联碱、联电企业应合理分摊各项能源的消耗。
7、合成氨系统向界外输出的供其它产品或装置使用的能源，应计入输出能源在综合能耗中扣除。
对于合成氨系统中的废气、废液、废渣等未回收使用的, 无计量的并没有实测热值的以及不作为能源再次利用的（如用于修路、盖房等），均不得计入输出能源。
二、合成氨能耗指标计算办法1单位合成氨耗天然气1.1计算公式：单位合成氨消耗天然气（立方米/吨）=10000×合成氨消耗天然气总量（万立方米）/合成氨产量（吨）1.2子项：合成氨消耗天然气总量，包括制气用的原料气，也包括加热转化炉管和辅助锅炉用天然气，还包括蒸汽锅炉使用的天然气。
合成氨工艺及节能改造对策
合成氨工艺及节能改造对策摘要：合成氨是一种重要的化学原料，广泛应用于农业、化工和能源等领域。
然而，传统的合成氨工艺存在能源浪费和环境污染的问题。
为了提高合成氨工艺的能源利用效率和减少环境影响，需要进行节能改造和技术创新。
本文探讨了合成氨工艺的基本原理，现有的节能改造技术，并提出未来的发展方向。
关键词：合成氨；节能改造；工艺1合成氨工艺的基本原理合成氨的工艺主要包括催化剂反应、压缩、冷却和分离等步骤。
在传统的哈柏－博斯曼工艺中，通过在高温高压下将氮气与氢气催化反应来合成氨。
这个过程需要大量的能量和催化剂，且产生大量的二氧化碳排放。
为了改善工艺的能源效率和环境友好性，需要进行节能改造。
图1为合成氨工艺流程图。
图1合成氨工艺流程图2现有的节能改造技术2.1催化剂改进研发高效的催化剂是提高合成氨工艺能源效率的关键。
近年来，一些新型的催化剂被开发出来，具有更高的催化活性和选择性。
例如，采用过渡金属催化剂的合成氨工艺可以在较低的温度和压力下进行，从而减少能源消耗。
合成氨工艺中存在一些有害物质，如硫化物、氯化物和氧化物等，它们会中毒催化剂，导致催化活性下降【1】。
因此，改进催化剂的抗中毒性能是关键之一。
通过引入抗中毒组分或者改变催化剂的物理和化学性质，可以增强催化剂对有害物质的抵抗能力，延长催化剂的使用寿命。
2.2压缩技术改进在合成氨工艺中，气体的压缩是一个能量密集型的过程。
通过改进压缩机的设计和运行参数，可以减少能源消耗。
例如，采用多级压缩和高效压缩机可以降低压缩过程中的能量损失。
2.3余热回收在合成氨工艺中，有大量的热量会被废气和冷却水带走。
通过利用余热回收技术，可以将废气和冷却水中的热能回收利用，减少能源的浪费。
例如，采用换热器和蒸汽发生器等设备，可以将废气和冷却水中的热量转化为有用的能源。
2.4改进分离技术在合成氨工艺中，需要将产生的氨与未反应的氮气和氢气进行分离。
传统的分离技术消耗大量的能量传统的分离技术消耗大量的能量，例如通过冷凝和吸附等方法进行气体分离。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
合成氨过程的化工能量分析
目录
1.合成氨基本原理 2.流程和数据 3.计算方法和结果 4.计算结果分析
合成氨基本原理
合成氨基本原理
工艺流程
具体数据
具体数据
具体数据
具体数据
具体数据
具体数据
设备参数
各设备㶲损失和热力学效率
Байду номын сангаас 计算方法和结果
计算方法和结果
计算方法和结果
计算方法和结果
计算方法和结果
计算结果分析
计算结果分析
计算结果分析
计算结果分析
计算结果分析
（2）二段转化炉 二段转化炉中进行的是绝热反应，除少量散热损失外， 其余全部是化学反应的㶲损失。二段转化炉空气入口温 度仅823K，如利用一段转化炉出来的烟气进一步加热空 气，提高空气的入口温度，可以减少二段转化炉的㶲损 失。 （3）废热锅炉 废热锅炉的㶲损失主要是由传热温差引起的。提高蒸汽 的参数（温度和压力），减小传热温差，可以大大减小 㶲损失。