合成氨工業節能減排的分析

卞春濤(南京國昌化工工程設計有限公司，江蘇 南京 210061)

1 我國合成氨工業的基本情況

我國的合成氨工業目前處于世界領先的水平，主要以煤為原料經濟實惠。因其具有成本低，應用方便的特點，今后的仍然會是我國合成氨工業的主要原料。

2 合成氨工業節能減排的探究

2.1 分析節約能源的潛能

氨的熱值大約是22.4GJ/t；合成氨的過程是一個消耗大量能量的過程，這也使合成氨工業成為高耗能產業之一。根據現在的局面可以看出，國外先進的合成氨工業和中國大型合成氨工業相比，我國合成氨工業耗40-60GJ能量才能夠生產一噸產品氨，國外的能源消耗要比中國減少一半，因此我國合成氨工業的節能減排改造迫在眉睫。

2.2 分析降耗工段

原料轉化過程能耗最多的一個工段之一，在整個過程中直接影響合成氨綜合能耗。另整個過程中熱能的利用、換熱、冷卻過程的熱量消耗也較大，70%以上的熱能損耗都在這一環節。

2.3 分析動力的耗能

全裝置耗能和付出初級能源代價耗能在總能耗約占據37.68%，它們的消耗數量分別為3.21GJ/t和11.48GJ/t，其中合成氣壓縮機消耗能量超過50%。制造30%的動力能源就需要消耗一份初級能源，所以對這方面節能是非常有必要的。動力能源的目的是為了克服裝置阻力進行工藝氣輸送和提供氨合成工序氨合成反應所需的高壓。從表面看，原料轉化過程大部分能源消耗發生的階段，但是氨合成工序實際上成為合成氨工業中動能消耗量最大的一個階段。

3 合成氨的節能措施

3.1 改良流體輸送設備

3.1.1 采用汽輪機驅動提供合成氨動力源

我國電力大部分以煤為原料制蒸汽驅動汽輪機發電，汽—電轉化與電力輸送、電—動力轉化是能源消耗高的主要因素之一，其轉化效率不足70%，而汽輪機直接驅動離心透平壓縮機、合成循環機及大型泵類提供動力源省去這一能耗過程，轉化效率高達90%以上，是節能減排最有效的措施之一。

3.1.2 運用變頻器節能

為了達到電機的調速而采用改變電機定子供電頻率的辦法，以這為主要原理的調速方法叫變頻調速，它主要作用是增加和減少動平滑輪的速度，采用的方法是改變電機負載。異步電動機原有的特性變頻調速差不多相同，轉差率小是這兩種調速的主要特點，因而保持特別高的工作效率，同時調整范圍寬、精度高、無極調速都屬于它的優勢，節點效率也很出色，一般范圍都可以保持在20%-30%之間。

3.1.3 內饋斬波調速

內饋調速電機和斬波控制裝置共同的裝置，這種裝置能夠進行內饋斬波調速。高效節能是它的主要優點，高壓大、中容量交流電機的調速等調速幾乎都會使用這種調速方法，這也使最新型的一種交流調速技術。

3.2 設備與技術的節能

3.2.1 改良設備

將換熱器與反應器結合，利用等溫反應技術提高熱能利用，如天然氣換熱式轉化、等溫CO變換等，另通過利用新型換熱器的類別如板式換熱器等，提高換熱的效率是節能方法之一。采用徑向反應器降低阻力減少動力消耗也是節能的有效方法。

3.2.2 改造節能技術

合成氨工業是一個工序十分復雜的行業，進行全程性、綜合治理的節能降耗是這個行業所必須注重的，選取合適的節能器械的設備和應用和推廣節能技術必須是同時存在的。就目前來看，特別多的節能方法和先進的技術已經在我國得到運用。將余熱的充分的利用是控制合成氨工業節能的重要環節，廢氣廢水的余熱利用制冷、冷卻介質的余熱利用與空冷降溫、高溫煙氣的熱管余熱回收、化學反應余熱利用等溫技術直接產生蒸汽、都屬于可以再利用的余熱項目。另在氣體凈化方面采用低溫甲醇洗、液氮洗技術降低合成氣中惰性氣(CH4+Ar)含量，使氨合成工序在低壓下(12.0-14.0MPa)操作減少動力消耗、氨合成工序自產過熱中壓蒸汽提高熱能利用率成為現實。

3.2.3 原料節能

由于我國能源物質貯量煤多油氣少，合成氨原料線路的改變對于合成氨工業很重要，運用“油改氣”、“油改煤”、“氣改煤”技術改變原料線路是節能控制有效方法。煤資源在我國不缺少而且供給充足，新型煤氣化技術如加壓水煤漿氣化技術、加壓粉煤氣化技術的應用，可以有效的改變原料線路，改變能源格局的利用是節能措施之一。

4 合理規劃產業布局

宏觀調控資源分布和產業分布非常重要，根據我國能源分布可以了解到，低能源被高能源所牽制的現像將會是很常見的，我們為了防止何種情況發生而作準備。首先，將資源優勢轉化為經濟優勢是政府必須做到的目標。進行科學的開發新能源包括考察各個地方的情況。最后是以生態環境的保護為第一位，在生態環境不受破壞的情況下進行項目建設，研究完項目對周邊環境的影響，然后才能夠進行項目建設，哪怕是重大項目建設，如果對周邊環境影響過大，則不予審批，全面鼓勵和支持改善惡劣環境的建設。

5 結語

合成氨工業既是我國工業發展的基礎工業，又是關系到民生的工業，在我國工業技術發展中意義非凡。我們在發展經濟建設的過程中，一定要認真貫徹落實節能聯減排的思想，具體的實施要從原料的結構、生產技術、設備選型和管理等幾個方面共同深化，逐漸實現可持續發展。

[1]劉化章.合成氨工業節能減排的分析[J].化工進展，2011，06:1147-1157.

[2]譚恒俊，趙陽.合成氨工業節能減排的分析[J].科技風，2012，06:284.

[3]劉化章.合成氨工業節能減排的分析[J]化工進展，2011，30(6):1147-1157