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甲醇精馏中的物料衡算和能量衡算案例目录甲醇精馏中的物料衡算和能量衡算案例 (1)1 物料衡算 (1)1.1 设计任务 (1)1.2 预精馏塔物料衡算 (1)1.3 加压塔物料衡算 (2)1.1 加压塔进料计算 (2)1.2 加压塔出料计算 (2)1.4 常压塔物料衡算 (2)2 能量衡算 (3)2.1 预塔热量衡算 (3)2.2 加压塔热量衡算 (5)2.3 常压塔热量衡算 (6)2.1 进料带入热量 (6)2.2 物料带出热量 (7)1 物料衡算1.1 设计任务本设计采用焦炭半水煤气作为生产原料，以铜基催化物低压合成粗甲醇错误!未找到引用源。
设定年产30万吨精甲醇，每年工作日为300天，精甲醇的质量含量为99.95%，则每小时应生产精甲醇量为：4.167×104 kg/h。
要求生产精甲醇4.167×104 kg/h，粗甲醇中主要组分含量见表3-1。
由表3-1可知，粗甲醇主要常年在二甲醚、水和异丁醇等杂质。
其中，二甲醚是由甲醇脱水生成；异丁醇等杂醇是由CO2与H2的量控制不当而产生的副产物；水是CO2与H2合成甲醇时产生。
监狱其他组分含量较少，在本设计中轻组分按二甲醚含量计算，杂醇等高沸物按照异丁醇含量计算。
表3-1 粗甲醇组成表组分甲醇CH3OH二甲醚(CH3)2O水H2O异丁醇C4H9OH 含量%93.450.7 5.80.051.2 预精馏塔物料衡算1.2.1 预精馏塔进料计算（1）粗甲醇进料：4.167×104 kg/h ÷ 0.9345=44.59×103 kg/h（2）碱液：在甲醇精馏过程中，加入浓度5%的碱液来分解有机胺类，使其在预塔内脱除，同时碱液还可以中和甲醛、甲酸等还原性杂质防止设备、管线的腐蚀[19]。
每吨精甲醇的耗碱量按0.1kg计算：1则消耗纯NaOH：0.1 kg/t×41.67 t/h=4.167 kg/h碱液加入量为：4.167 kg/h÷5%=83.34 kg/h碱液中含水量：83.34 kg/h×95%=79.17 kg/h（3）软水：粗甲醇中含有少量C5~C10的烷烃类杂质，易与甲醇形成共沸物，不溶于水，但甲醇和水可以任意比例混溶，在预塔塔顶和油分中加入约为入料量20%的软水或稀醇水，可以提高预塔塔底沸腾温度的同时将烷烃类杂质通过油分溢流口采出[18]。
醇烃化精制新工艺在合成氨生产中的应用摘要：介绍了醇烃化精制新工艺替代甲烷化工艺在合成氨厂的应用情况。
事实证明，利用闲置的高压设备进行醇烃化技术改造,不仅投资省，而且操作弹性大、设备维护工作量小，具有明显的经济效益和环保效益。
关键词：合成氨生产；应用一、合成氨生产工艺的探究在我国合成氨企业中，虽然生产工艺各不相同，原料采用、设备结构和操作条件也各有差异，但是实现合成氨的基本步骤则是相同的。
首先，原料经过预处理后以不同的方式制备原料气（氢氮混合气），随后经过脱硫、变换、净化等工序后，将原料气压缩至一定的压力后，引入合成系统。
然后，气体通过最终净化，并换热升温至操作温度，送入合成塔内的催化剂层，在其中进行氨的合成反应。
反应后，氢氮混合气不能全部转化成氨，必须将其中的氨分离，剩下的氢氮混合气由循环压缩机补充压力后，与压缩机送来的新鲜气混合，再次进行合成，如此连续循环操作合成氨。
合成氨生产过程较为复杂，为保证各工序有序进行，在生产过程中根据不同的反应情况，给予合适的温度、压强和相应的催化剂等。
合成氨原料气的制备过程不仅将消耗大量的能源物质（煤、碳、天然气、水蒸气）作为原料，更需要消耗大量的能源物质作为动力能源消耗。
因此，制气环节能耗和成本较大，占合成氨生产的６０％～７０％。
其次在变换、净化及合成过程中都需要压缩，压缩机的使用也要消耗大量的动力能源。
最后，整个工艺过程中需要大量的换热蒸汽，产生大量的余热及三废物质。
因此如果能够实现合成氨过程中的各种能源物质的有效综合利用，可降低整个过程中的能耗，减少不必要的能源损耗，实现合成氨过程中的节能减排。
二、采用醇烃化原料气精制工艺的依据醇烃化工艺即在用甲醇化、烃化（或甲烷化）反应的方法来净化精制合成氨原料气，使合成氨原料气进入氨合成工段之前的气体中CO 、CO2（俗称气体中的“微量”指标）总量小于10ppm，并联产甲醇。
它与铜洗工艺或甲烷化流程相比，流程短、精制度高，操作稳定可靠，节约能耗、物耗，经济效益显著。
合成氨工艺流程第一篇：合成氨工艺流程合成氨工艺流程尽管氨合成工艺流程各异，但合成基本原理相同，故有许多相同之处。
由于氨合成率不高，大量氢气、氨气未反应，需循环使用，故氨合成是带循环的系统。
氨合成的平衡氨含量取决于反应温度、压力、氢氨比及惰性气体含量，当这些条件一定时，平衡氨含量就是一个定值，不论进口气体中有无氨存在，出口气体中氨含量总是一定值。
因此反应后的气体必须冷凝以分离所含的氨，使循环回合成塔入口的混合气体中氨含量尽量少，以提高氨净值。
当循环系统惰性气体积累达到一定浓度值时，会降低合成率和平衡氨含量。
因此，应定期或连续排放定量的循环气，使惰性气体含量保持在要求的范围内。
氨合成系统是在高压下进行的，必须用压缩机加压。
管道、设备及合成塔床层压力降以及氨冷凝等阻力的原因，使循环气与合成塔进口气间产生压力差，需采用循环压缩机弥补压力降的损失。
此外，还有反应气体的预热和反应后气体热能的回收等。
工艺流程是上述步骤的合理组合，下图是氨合成的原则工艺流程。
合理确定循环机、新鲜气体的补入及惰性气体排放位置以及氨分离的冷凝级数、冷热交换器的安排和热能回收方式，是流程组织与设计的关键。
第二篇：合成氨的工艺流程工艺流程1.合成氨的工艺流程(1)原料气制备将煤和天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，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用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。
① 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，因此需要除去合成气中的CO。
变换反应如下：CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。
合成氨全算1.2m合成流程简图1-氨冷器 2-冷交 3-循环机 4-合成塔 5-热交6-废热锅炉 7-软水预热器 8-水冷器 9-氨分 10-液氨储罐合成氨物料衡算一已知条件及设计条件2、合成甲烷控制14.5%3、进塔氨含量2.5%，出塔氨含量13.2%4、催化剂填装量11.24 M35、水冷器的出口气体温度35 ℃6、1.2m合成系统设计生产负荷15t/h7、系统工作压力31.4Mpa8、计算标准1tNH3衡算数据查询有限，有的时候采用了资料上现成的数据，没有符合当前的系统状态。
二计算注：甲烷为操作值，氢为表测值，氨为实验值，氩为假设值，氮气为反推值，在这个气体成分下，氢氮比为2.6为合理值。
2、合成塔出口气体成分假设合成塔的进口气体量为A mol ，则有出塔氨量为A 09452.0%2.131 2.5%)-(13.2%*A G =+=mol除去氨外出塔的气体量为A-0.09452A=0.90547AmolyNH 3=13.2%yCH 4=0.145A/0.90547A=0.1601=16.01%yN 2=AA A 90547.0)5.0*0945.0(225.0-=19.63%yH 2=AA A 90547.0)5.1*0945.0(595.0-=50.05%yAr=0.01A/0.90547A=1.10%合成率=)025.001.0145.01(*2*09452.0---A A =23.05%4、氨分出口气体成分分离下有物料总衡算式F 总=V 气+L 液 两相平衡有)()()(i x i y i K = i 是组分 x 是液相中分比 y 是气相中的分比 )(i K 为组分i 的相平衡常数LV i Lx i F L i Lx V i Lx i F L i Lx V i Vy i K 1)1)()(()()()())(())(()(-=-== 推出)()(1)()(i K LVi Lx i F =- 公式变形 )(1)()()()(i L i K LVi F i Lx =+=∵∑=)(i L L∴气态组分Li L i x )()(=液态组分Vi L i F V i V i y )()()()(-==假定氨分进料量为A mol在35℃，29Mpa 时有相平衡常数表假设V/L=21.36）（）（）（i K L /V 1i F Li +=L NH3=0.04267315A mol L CH4=0.000913983A mol L Ar =1.82315E-05A mol L H2=0.000850612A mol L N2=0.000266018A mol液相总和L=0.044721994A ；V=A-L 新的V/L=21.36036244V/L 误差=-1.69684E-05，验证气液比正确 液相中各成分含量为xNH3=LNH3/L=0.95418709=95.42% xCH4=0.020437=2.04% xAr=0.000407663=0.04% xH2=0.019019989=1.901% xN2=0.005948259=0.059% 气相中的各成分含量 yNH3=VNH3/V=9.351% yCH4=16.758% yAr=1.150% yH2=52.304%5、冷交出液相成分引用数据，此数据我没有查（-10℃，28Mpa 相平衡常数）6、球罐出口气相与液相成分 氨分和冷交共同放氨，进入球罐 则氨分分离的氨G%=)1(*)y (y )y y (*)1(氨分出口氨含量进塔氨含量出塔氨含量氨分出口氨含量出塔氨含量进塔氨y y ---+y 为气相G%=40.676%即氨分的分离量为40.676%，冷交分离量为59.324%进入球罐的混合物的成分为W(i)=0.406氨分液相(i)+0.593冷交液相(i) i 为成分）（）（i K L /V 1Li +=设球罐的气液比为V/L=0.071 L NH3= 0.932433729A mol L CH4= 0.000879792A mol L Ar = 7.16828E-06A mol L H2= 0.0002975A mol L N2= 9.08041E-05A mol液相总和L=0.044721994A ；V=A-L 新的V/L=0.070997503V/L 误差=0.00352%，验证气液比正确 液相中各成分含量为 xNH3=LNH3/L=99.863% xCH4=0.094% xAr=0.001% xH2=0.032% xN2=0.010%气相（驰放气）中的各成分含量 yNH3=VNH3/V=59.720% yCH4=16.019%yAr=0.415% yH2=18.321%7、球罐物料衡算 以1tNH3为标准计算1tNH3存在的必要体积=1000/(17/22.4)/99.863%=1319.449NM 3 吨氨中的各成分体积为在必要体积中的百分占有量即必要体积乘以百分比球罐中气液比为总体积=吨氨各成分+驰放气各成分= 1413.603219NM3反向核算个成分百分比=(吨氨中i 成分量+驰放气中i 成分量)/总体积 NH3%=(1317.647059+55.9466263)/ 1413.603219=0.971696772 同理 其他成分有表两表比较有各成分比例大概相同。
年产30万吨合成氨合成工段设计物料衡算部分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”。
世界合成氨技术的发展经历了传统型蒸汽转化制氨工艺、低能耗制氨工艺、装置单系列产量最大化三个阶段。
根据合成氨技术发展的情况分析, 未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变, 其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期, 改善经济性”的基本目标, 进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发[1]。
(1) 大型化、集成化、自动化, 形成经济规模的生产中心、低能耗与环境更友好将是未来合成氨装置的主流发展方向。
以Uhde公司的“双压法氨合成工艺”和Kellogg 公司的“基于钌基催化剂KAAP 工艺”,将会在氨合成工艺的大型化方面发挥重要的作用。
氨合成工艺单元主要以增加氨合成转化率(提高氨净值) ,降低合成压力、减小合成回路压降、合理利用能量为主，开发气体分布更加均匀、阻力更小、结构更加合理的合成塔及其内件; 开发低压、高活性合成催化剂, 实现“等压合成”。
(2) 以“油改气”和“油改煤”为核心的原料结构调整和以“多联产和再加工”为核心的产品结构调整,是合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的有效途径。
实施与环境友好的清洁生产是未来合成氨装置的必然和惟一的选择。
生产过程中不生成或很少生成副产物、废物,实现或接近“零排放”的清洁生产技术将日趋成熟和不断完善。
提高生产运转的可靠性,延长运行周期是未来合成氨装置“改善经济性、增强竞争力”的必要保证。
目录1. 概述 32. 醇氨联产主要技术解决方案 53. 生产能力 64. 醇氨联产物料平衡7 4.1. 甲醇生产物料平衡104.2. 合成氨生产物料平衡165. 工艺流程图说明20 5.1. 甲醇生产设施 225.2. 合成氨生产设施226. 主要设备特征 227. 每小时电耗 258. 环境保护 259. 增产项目投资估算25附件：1. 醇氨联产各工序简图2. 醇氨联产蒸汽平衡3. 甲醇生产备用合成气平衡图一、概述1、通过醇氨工艺联产最大化地利用现有生产设备实现提高甲醇产量的目的。
建立这样的醇氨联产能够在不提高合成氨成本的前提下降低其产量。
2. 醇氨联产主要技术解决方案1. 醇氨生产造气工段的工艺联合作为甲醇的气体合成工段生成含有最小量惰性氮气的煤造气。
2. 净化，一氧化碳变换，二氧化碳净化与现有合成氨气体合成的甲烷化工段保持独立。
3. 保留甲醇净化，一氧化碳变换，现有气体合成的脱碳气体合成工段的工艺流程，建设现有合成气生产的类似流程(一级脱硫, 一氧化碳变换和二级脱硫, 脱碳（CO2）工序和三级脱硫)使产能增加一倍4. 将甲醇合成的吹风气提氢工序从工艺流程中去掉。
甲醇合成的吹风气全部送往合成氨合成的新鲜气。
5. 将新鲜合成气体的压缩工段和类似于现有的压缩机的3台新鲜合成气体压缩机结合在一起。
6. 在甲醇合成工段建新的绝热预变换塔，该塔采用冷却旁路的气体流动形式，建在保温反应器前。
7. 在余热换热器旁安排冷却旁路，该换热器用于新鲜气和循环气体的原始混合气的预热。
8. 依靠设置新的大功率风机并借助电量万用表来增强空冷工段。
9. 依靠使用新的集约化的管件和建设新的类似于现有精馏机组来强化粗醇精馏工序的设备。
10. 以氢和氮主要源头中的一个作为用于甲醇合成工段驰放气和联合造气工段中富氮气的氨的合成。
11. 调节吹风气中的富氮气含量，目的在于将氨合成工段前的氢氮比例维持在2.99。
3 生产能力3.1 合成氨装置的生产能力现有合成氨装置的设计能力是年产合成氨100 000吨。
合成氨原料气醇烃化净化精制新工艺技术合成氨是一种重要的化学原料，在农业、化肥生产以及其他领域有广泛的应用。
合成氨的生产过程中，醇烃化是一个关键的步骤，它将醇类原料氧化成氨气。
然而，该过程中也存在着一些问题，如氨气纯度不高、能耗大和废水处理困难等。
为了解决这些问题，研究人员提出了一种新的工艺技术，通过气醇烃化净化和精制的方法来改进合成氨的生产过程。
新工艺技术的主要步骤包括以下几个方面：首先，选择高纯度的醇类原料作为氨气的来源。
一般来说，乙醇和丙醇是合成氨生产中常用的原料，它们具有较高的氨气产率。
在这一步中，可以采用蒸馏等方法从原料中提取纯度较高的醇类化合物。
其次，将醇类化合物经过催化氧化反应得到氨气。
这个步骤的关键在于选择适当的催化剂和反应条件，以提高氨气的产率和纯度。
同时，还需控制反应中的温度、压力和氧化剂的使用量，以减少能耗和废水产生。
接下来，对产生的氨气进行净化处理。
在这一步中，可以采用吸附剂、膜分离或冷凝等方法去除气相中的杂质，如水、氧气和碳氧化物等。
通过这些净化手段，可以提高氨气的纯度，并减少对后续工艺步骤的影响。
最后，对净化后的氨气进行精制处理。
在这一步中，可以利用洗涤和吸附等方法去除氨气中的杂质，如硫化氢和二氧化碳等。
通过精制处理，可以进一步提高合成氨的纯度，并保证其达到工业生产的要求。
总的来说，合成氨原料气醇烃化净化精制新工艺技术为合成氨的生产过程提供了一种可行的改进方法。
该工艺技术通过选择高纯度的醇类化合物原料、优化催化氧化反应条件以及采用净化和精制手段，可以提高氨气的产率、纯度和质量，降低能耗并减少废水处理难题，从而实现合成氨生产过程的可持续发展。
合成氨是一种广泛用于农业、化肥生产和其他领域的化学原料。
目前，最常用的方法是通过醇烃化将醇类原料氧化成氨气。
然而，传统的合成氨工艺存在一些问题，如氨气纯度低、废水处理难题以及能耗较高。
为了解决这些问题，研究人员提出了一种新的合成氨原料气醇烃化净化精制工艺技术。
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