合成氨系统的能源利用及节能分析
合成氨(中型)单位综合能耗限额及计算方法--浙江省地标
DB33/ 662－2007 或： 单位综合能耗（千克标准煤/吨）=单位合成氨耗入炉标准原料煤（见附录A A.2.1）+单位合成氨 耗标准燃料煤 （见附录A A.2.2） +分摊的辅助和附属生产系统的各种能源消耗量+单位合成氨耗电×电 折标准煤系数（见注2）－单位合成氨输出的各种能源折标准煤（见附录A相关条款） 注1：能源消耗及合成氨产量核算方法见附录A 注2：电折标准煤系数=0.1229（千克标准煤/千瓦时） 6.2 单位合成氨电耗（千瓦时/吨） 计算公式： 单位合成氨电耗（千瓦时/吨）= 10000 合成氨耗电总量万千瓦时 合成氨产量吨
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DB33/ 662－2007 报告期内用合成氨单位产量（吨）表示的每吨合成氨综合能耗量。 3.7 合成氨单位产品电耗 (千瓦时/吨) 报告期内用合成氨单位产量（吨）表示的每吨合成氨电力消耗量。 4 合成氨产品能耗范围 4.1 合成氨综合能耗统计范围指：报告期内合成氨生产过程中所消耗的全部能源量与合成氨 生产过程输出的全部能源的差值。 4.2 合成氨生产中利用界区外和在合成氨生产界区内耗用的氢气也应计入能源消耗中。 合 成氨生产过程中回收的物料和能源都不能直接从能耗中扣除，用于合成氨系统时不再 计算消耗；向外系统输出时，应计入输出能源项中。如：煤气炉的炉渣（煤灰）、吹风 气、 合成放空气、 氨罐弛放气以及其它在合成氨生产过程中输出作为能源的耗能工质等， 因已不同于投入系统时的状态，不可折标准煤从原料煤耗中扣除，而应计入综合能耗的 输出能源项中。另外，利用合成氨生产界区内产生的余热、余能及余压发电、产汽时， 用于合成氨系统的也不计消耗；其外供蒸汽和外供电量分别折标准煤计入合成氨输出能 源。 4.3 合成氨产品生产过程中必须的安全、“三废”等环保处理系统消耗的能源，应计入合成 氨产品能耗。 4.4 多用户共享的原料气、公共工程（包括蒸汽、耗能工质等）以及联醇、联电等的合成氨 企业应合理分摊各项消耗。 4.5 合成氨原材料消耗量以实物量统计。 5 合成氨（中型）单位能耗限额 合 成 氨 （中型）单 位 能 耗 应 符 合 表 1 要 求 。 表1 表 1 合成氨（中型）单位能耗限额 考核指标 产品规格 原料煤品种 综合能耗限额 （千克标准煤/吨） 1430 1640 附加考核指标 电耗限额 （千瓦时/吨） 1750 1750
合成氨的概述(1)
在实验过程中，我发现自己在操 作细节和数据分析方面还有待提 高。
对未来学习和发展建议
深入学习合成氨相关知识
建议继续学习合成氨的先进技术和工艺，了解其在工业领域的应 用和发展趋势。
提高实验技能
通过更多的实验操作和实践，提高实验技能和数据分析能力。
拓展相关领域知识
建议学习化学工程、催化化学等相关领域知识，为未来的学习和工 作打下坚实基础。
节能减排技术研发和应用。
未来发展重点
03
未来合成氨产业的发展将更加注重技术创新和环保，推动产业
向绿色、低碳、循环方向发展。
未来发展趋势预测
产业升级与转型
随着环保要求的日益严格和能源结构的调整，合成氨产业将加快 升级与转型步伐，推动产业高质量发展。
技术创新与智能化
合成氨产业将继续加大技术创新力度，推动智能化技术在生产过 程中的应用，提高生产效率和产品质量。
反应热回收
利用合成反应产生的热量 预热原料气或产生蒸汽， 提高能量利用效率。
产品分离与回收
氨分离
废气处理
通过冷凝、分离等方法将合成反应生 成的氨从混合气中分离出来。
对废气进行净化处理，达到环保排放 标准后排放。
未反应气体回收
将未反应的氮气和氢气回收并重新压 缩，循环使用。
03
设备与操作管理
关键设备介绍
02
合成氨生产工艺流程
原料气制备
01
02
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天然气转化
将天然气中的甲烷通过蒸 汽转化法转化为合成气（ 一氧化碳和氢气）。
煤气化
以煤为原料，通过气化剂 （氧气、水蒸气等）在高 温下与煤反应，生成合成 气。
重油部分氧化
重油在高温和氧气的作用 下发生部分氧化反应，生 成合成气。
合成氨联产甲醇能耗标准
ICS27.010F01DB山西省地方标准DB XX/ XXXXX—200X合成氨联产甲醇单位产品能源消耗限额点击此处添加标准英文译名点击此处添加与国际标准一致性程度的标识文稿版次选择200X-XX-XX发布200X-XX-XX实施山西省质量技术监督局发布DB ×××—200×前言本标准第4.1 条和4.2 条为强制性的，其余为推荐性的。
本标准由山西省经济和信息化委员会提出并归口。
本标准起草单位：山西省化学工业行业管理办公室、山西焦化集团有限公司本标准起草人：姚卫东李三文张保华乔宏芳杨霞李爱珍张军合成氨联产甲醇单位产品能源消耗限额1 范围本标准规定了合成氨联产的甲醇产品的能源消耗（能源消耗以下简称能耗）限额的基本要求、统计范围、计算方法、节能管理及措施。
本标准适用于山西省辖区内以无烟块煤、型煤、焦炭为原料，采用不同工艺技术生产合成氨产品并联产甲醇的企业对甲醇产品进行能耗的计算、考核，以及对新建合成氨联产甲醇项目能耗的控制。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 213 煤的发热量测定方法GB 338 工业用甲醇GB/T 2589 综合能耗计算通则GB/T 3484 企业能量平衡通则GB/T 12497 三相异步电动机经济运行GB/T 13462电力变压器经济运行GB/T 13466 交流电气传动风机（泵类、压缩机）系统经济运行通则GB 17167 用能单位能源计量器具配备和管理通则GB 21344 合成氨单位产品能源消耗限额3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1 合成氨联产甲醇是指合成氨生产工艺过程中，联合生产甲醇的生产过程。
3.2 合成氨联产甲醇产量在报告期内，粗甲醇经过精馏工序脱除粗甲醇中水、杂醇、醚等杂质，生产出符合GB 338的产品产量。
合成氨总结
原料气的制取1工艺条件(1)水碳比，表示转化操作所用的工艺蒸汽量。
在约定条件下，水碳比愈高，甲烷平衡含量愈低。
(2)温度烃类蒸汽转化是吸热的可逆反应，温度增加，甲烷平衡含量下降。
反应温度每降低10℃，甲烷平衡含量约增加1-1.3％(3)压力烃类蒸汽转化为体积增大的可逆反应，增加压力，甲烷平衡含量也随之增大。
（4）二段转化的空气量：加入空气量的多少，可从二段炉出口温度上反映出来，但不能它来控制炉温和出口甲烷含量的手段。
因为空气量的加入有合成反应的氢氮比决定。
（5）二段出口甲烷含量：二段炉出口残余甲烷每降低0.1％，合成氨产量可增加1.1-1.4％。
一般控制在0.2-0.4％。
五、反应机理（反应的微观步骤）在催化剂的表面，甲烷转化的速度比甲烷分解的速度快的多，中间产物中不会有碳生成。
其机理为在催化剂表面甲烷和水蒸气解离次甲基成和原子态氧，在催化剂表面被吸附并互相作用，最后生成CO、CO2和H2。
2、催化剂甲烷蒸汽转化是吸热的可逆反应，提高温度对化学平衡和反应速度均有利。
但无催化剂存在时，温度1000℃反应速度还很低。
因此，需要采用催化剂以加快反应速度。
由于烃类蒸汽转化是在高温下进行的，并存在着析炭问题，因此，除了要求催化剂有高活性和高强度外，还要求有较好的耐热性和抗析炭性。
催化剂的还原转化催化剂大都是以氧化镍形式提供的，使用前必须还原成为具有活性的金屑镍，其反应为工业生产中，一般都不采用纯氢气还原，而是通入水蒸气和天然气的混合物，只要催化剂局部地方有微弱活性并产生极少量的氢，就可进行还原反应，还原的镍立即具有催化能力而产生更多的氢。
为使顶部催化剂得到充分还原，也可以在天然气中配入—些氢气。
还原了的催化剂不能与氧气接触，否则会产生强烈的氧化反应、即半水煤气的制取制气过程工作循环：间歇式气化时，自上一次开始送入空气至下一次再送入空气止，称为一个工作循环。
1．吹风：吹入空气，提高燃料层温度，回收显热和潜热后吹风气放空。
人工固氮技术-合成氨
反应过程
原料气进入反应器，在催化剂的作用下发生反应生成氨气 。反应过程中需要控制温度、压力和催化剂活性等因素， 以确保反应的顺利进行。
尾气处理
未反应的氮气和氢气以及可能产生的其他副产物需要进行 尾气处理，以减少对环境的影响。常见的尾气处理方法包 括燃烧、吸收和吸附等。
05 生产过程中的优化与控制 策略
08 总结与展望
本次项目成果总结
成功研发高效催化剂
通过优化催化剂组成和制备工艺，提高了催化剂的活性和稳定性， 降低了合成氨反应的温度和压力。
实现工业化生产
建立了合成氨工业化生产线，实现了从实验室规模到工业化规模的 转化，为合成氨的广泛应用奠定了基础。
节能减排效果显著
通过改进工艺流程和操作条件，降低了合成氨生产的能耗和排放，提 高了资源利用效率。
合成氨技术简介
• 合成氨的化学反应原理：合成氨的化学反应原理是将氮气和氢气在催化剂的作用下进行反应，生成氨气。这一 反应是一个可逆反应，需要在高温高压下进行，同时需要合适的催化剂以降低反应的活化能。
• 合成氨的主要原料：合成氨的主要原料是氮气和氢气。其中，氮气可以从空气中分离得到，而氢气则可以通过 天然气、煤等化石燃料的重整或电解水等方法制取。
评估处理
根据不合格原因和程度，对不 合格产品进行评估和处理，包 括返工、降级、报废等。
追溯改进
对不合格产品进行追溯分析，找 出原因并采取相应的改进措施，
以防止类似问题再次发生。
07 安全生产管理与环境保护 要求
安全生产管理体系建立
制定安全生产规章制度
明确各级管理人员和操作人员的安全职责，建立完善的安全生产 责任制。
02 03
哈伯-博施法的发展
20世纪初，德国化学家哈伯和博施发明了以铁为催化剂、在高温高压下 将氮气和氢气合成氨的哈伯-博施法。这一方法的发明为人工固氮技术 的工业化生产奠定了基础。
合成氨装置增产提效改造措施分析
合成氨装置增产提效改造措施分析发布时间：2023-01-04T06:13:00.484Z 来源：《中国科技信息》2023年17期作者：樊龙飞[导读] 伴随着经济的发展和科学的进步，我国化学工业发展迅速。
为了在激烈的市场竞争中取得足够的市场份额，提高企业竞争力，我国化工企业高度重视提高合成氨氨装置。
但是，由于受装置技术限制，其生产率仍有可能提高。
樊龙飞陕西黄陵煤化工有限责任公司陕西延安 727307摘要：伴随着经济的发展和科学的进步，我国化学工业发展迅速。
为了在激烈的市场竞争中取得足够的市场份额，提高企业竞争力，我国化工企业高度重视提高合成氨氨装置。
但是，由于受装置技术限制，其生产率仍有可能提高。
因此，在改造合成氨装置条件的基础上，对合成氨的具体工艺进行了简要分析。
关键词：合成氨装置；增产提效；改造随着我国化学工业的发展，合成氨装置明显改善。
合成氨装置的生产量为每天1000吨，正在取得重大进展。
但是，随着科学的发展，合合成氨装置仍需改进。
提高合成氨系统的生产率和效率可以提高我国化工行业的生产率、企业市场份额和企业经济性。
因此，必须采取改造措施提高合成氨装置的效率和效益，因为合成氨对我国化学工业的发展起着重要作用。
一、合成氨增产提效条件1.二段炉优化的可能性。
甲烷转化及燃烧操作反应，因此燃烧氢在二段炉中转化为空气，消耗来自上层的氧气。
在这种情况下，温度上升到最高值。
到达催化剂层时，甲烷开始转化热吸收，二段炉出口处的气体温度下降，过程空气的增加导致氢含量的线性增加。
甲烷的转化率随着气体温度的升高而上升。
当甲烷转化率达到极限时，出口甲烷含量下降，转化为甲烷的氢含量逐渐下降。
我国合成氨生产中，合成氨改造工艺尚不成熟，因此有必要研究发达国家的合成氨技术。
基于美国先进的硝酸铵改造技术，包括两二段炉类燃料和转化。
它加速了甲烷的转化率，是增加合成氨装置的重要引擎。
因此，优化二段炉会增加富氧，从而提高氨生产效率。
此外，我国还介绍了最新的热优化技术和技术改进，可用于二段炉的优化改造、氨装置预热器的高效改造和氨负荷的合理分配，提高合成氨的性能和效率。
合成氨生产安全管理及环境保护措施
合成氨生产安全管理及环境保护措施摘要：合成气制混合醇技术是非石油路线合成液体燃料、油品添加剂及大宗化学品的重要途径。
混合醇具有防爆、抗震、辛烷值高、燃烧充分、与汽油混溶等特性，有望成为一种优良的汽油添加剂或车用燃料。
此外，混合醇经分离可得到乙、丙、丁、戊醇等高级化工醇，具有较高的经济价值。
近年来，随着对环保油品燃料和高值化学品的关注度日渐升高，该技术的开发已成为业界热点。
因此，开展合成气制混合醇关键技术的研究，对于提高煤化工产品品味、实现煤炭资源洁净利用、降低醇类化学品的石油依存度等方面具有重要的现实和战略意义。
关键词：合成氨；生产安全管理；环境保护引言近年来，通过金属或金属氧化物与分子筛耦合构建的接力催化剂在催化合成气转化领域的研究备受关注，合成气通过金属氧化物－分子筛（ＯＸ－ＺＥＯ）接力催化剂体系制备高附加值化学品在Ｃ１催化转化领域得到了快速发展。
相对于传统费－托合成（ＦＴＳ）催化剂，接力催化剂表现出优异的产物选择性，产物分布不再局限于ＡＳＦ分布。
通过合理设计接力催化剂的组成，可实现合成气一步、高选择性制备烃类化合物及高附加值化学品。
在接力催化剂体系中，金属氧化物与分子筛各司其职，金属氧化物活化ＣＯ及解离Ｈ２，生成中间体，中间体进一步转移至分子筛进行Ｃ－Ｃ偶联反应，生成目标产物（图１）。
这就提供了一种思路，即分别对金属氧化物、分子筛进行调控，以实现对ＣＯ转化率、产物选择性的精确调控。
作者主要介绍接力催化剂在合成气直接转化制低碳烯烃、芳烃、Ｃ２＋含氧化合物、液体燃料、丙烷、异构烷烃等方面的研究进展。
1技术概述在社会经济水平持续提升的背景之下，我国的科学技术得到了全面发展，对于农产品也提出了更高的要求，通过合成氨技术可以让农业生产质量得到充分保障。
我国是世界上最大的农业国，随着农业企业的不断发展，水污染问题也十分严峻，甚至危害了人体的健康和智力发展，对生态自然平衡造成了极大程度的破坏。
现阶段，我国每年合成氨的产量及用量都非常丰富，为此需要社会各界人士提高对于合成氨生产的关注，通过技术优化的形式达成节能减耗的最终目标。
合成氨单位产品能源消耗限额GB
三、燃料煤
1、统一指标为：标准燃料煤 2、外购蒸汽只计算进厂的焓值
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新旧统计办法对比：
新办法 四、天燃气、油 1、统计范围包括原料、燃料消耗（用于工业锅炉） 四、电 只统计原料消耗 旧办法
1、统计范围以厂为界
2、电折标准煤系数：0.1229千克标准煤/千瓦时 五、综合能耗计算
以合成氨生产系统
0.404千克标准煤/千瓦时
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四. 标准的主要内容
(1)合成氨单位产品综合能耗限额限定值： 非优质无烟块煤、焦炭、型煤为原料的企业，合成氨单位产品综合能耗限额限 定值为2200千克标准煤/吨。未达到的企业有42个，占全国企业数的8.5%,占产量7% ，其中有13个尿素企业。 以优质无烟块煤为原料的企业，合成氨单位产品综合能耗限额限定值为1900千 克标准煤/吨。目前采用优质无烟块煤为原料的主要为山西、山东、河北、及部分中 型企业，据统计有10个中型厂和部分小型厂达不到限额值。 以天然气为原料合成氨单位产品综合能耗限额限定值为1650千克标准煤/吨。未达标 企业14个，占18%。 （2）合成氨单位产品综合能耗限额先进值： 优质无烟块煤合成氨单位产品综合能耗先进值为1500千克标准煤/吨。在氮肥行 业中尿素企业是较先进的企业，目前有41个企业可达到先进值，占全国总数8%。 非优质无烟块煤、焦炭、型煤为原料的企业，合成氨单位产品综合能耗先进值： 1800千克标准煤/吨。 以天然气为原料，合成氨单位产品综合能耗先进值为1150千克标准煤/吨。全国 有19个以天然气为原料的引进大型企业，有9个企业未达到先进值。
发了《国务院关于加强节能工作的决定》，提出了具体目标。 2. 氮肥工业是耗能较大的行业,而且企业量大面广，发展也
不平衡。
3.制定本标准有利于促进氮肥企业采用先进、科学、有效的 节能措施，淘汰落后技术，提高准入门槛，达到提高行业能耗 水平的目的。 4 .制定本标准有利于加强氮肥企业能源消耗管理，指导氮 肥企业各项规程、规范等的编制和修订工作，有利于氮肥企业 的节能管理工作。