合成氨工藝分析及節能改造措施

程立斌，閆慶雷

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

合成氨工藝分析及節能改造措施

程立斌，閆慶雷

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

伴隨經濟和科技發展，日常生產、生活中涉及到化工制品也隨之增加，這些化工制品不僅為人們生活提供了便利條件，同時也在一定程度上提升了人們生活質量。化工制品的種類不同，生產方式也有差異。在農業化肥中，氨是廣泛應用的化學物質之一，通過多種原料和生產方式將氮和氫合成，得到的氨即為合成氨。合成氨在醫藥業、工農業均得到廣泛利用，且發揮著重要作用。

合成氨；工藝流程；節能改造；措施

1 合成氨工藝流程分析

1.1 制取原料氣

氫氣制取原料包括很多種，不僅可通過天然氣、焦爐氣、煤制取，還可通過重質油、石腦油等制取，將這些原料在高溫條件下與水蒸氣產生作用以制取合成氣。針對固體焦炭、原料煤來說，一般可通過固體燃料氣化法對合成氣進行制取；針對渣油來說，一般可通過非催化部分氧化法對合成氣進行制取；針對石腦油等，可通過二段蒸汽環化法進行制取。

1.2 凈化原料氣

凈化處理原料氣是合成氨工藝的重要流程。這一流程相對復雜，包含以下幾個環節：第一，變換一氧化碳。由于通過煤氣化制取的原料氣內含較大比重的一氧化碳，而在合成氨生產過程中需要將水蒸氣、一氧化碳向氫氣、二氧化碳進行轉變，將一氧化碳向二氧化碳進行轉變可以降低其脫除的難度，同時可以增加氫氣含量。在工業生產過程中，變換一氧化碳是一個需要消耗大量能量的工序，因此應使這一工序的能耗降低，以解決能源浪費問題。第二，原料氣脫碳脫硫。在合成氨生產過程中，脫碳脫硫是重要環節。可以通過兩種方式進行脫碳，一種是物理吸收法，另一種是化學吸收法。脫碳的目的是為了避免出現催化劑中毒現象。在脫碳過程中，回收利用二氧化碳是重要工序，由于二氧化碳不僅能制造碳酸氫銨，還可以制造純堿和尿素等，因此回收利用二氧化碳可以實現資源節約的目的，同時能得到環保的效果。另外，脫硫的方式也包括兩種，一種是干法脫硫，另一種是濕法脫硫，其中干法脫硫指的是通過固體脫硫劑進行脫硫，可取得良好脫硫效果，但脫硫劑難以再生，在精脫硫中較為常用；濕法脫硫指的是通過溶液進行脫硫，此種脫硫方式具有可再生性，在粗脫硫中較為常用。

1.3 氨的合成

在合成氨生產時，氨的合成是重要環節，之前制取原料氣、凈化原料氣的目的在于更好地完成合成環節，以生產出高純度合成氨。這一環節需要在高壓、高溫條件下進行，同時需要輔助使用催化劑，因此氨含量僅為10%～20%，在此種情況下要想增加氨含量，則需采用氮氣與氫氣循環系統，以不斷地提取出氨氣和氫氣，進而生產出合成氨。

2 合成氨工藝節能改造措施

2.1 造氣工段技術改進

①自動加焦機技術。這一技術的應用不僅可以節約生產時間，還可使能量消耗減少，另具備較強的安全性；②煤氣余熱集中回收技術。針對生產中的余熱可以通過回收器進行回收，使資源得到充分利用，以實現回收利用資源的目的；③爐況監測與油壓微機控制技術。這一技術不僅可使分配時間得到合理化調節，還可使對造氣爐環境和具體情況進行全面監測，并做好反饋和調節工作，使生產效率提升，能源消耗得到節約；④集中式高效洗氣塔。通過高塔噴淋式洗氣塔使系統阻力降低，同時使污水和冷卻水減少；⑤吹風氣余熱回收技術。回收吹風氣余熱可節約資源，通過集中式燃燒爐吹風氣回收技術進行回收，部分企業通過三廢硫化混燃技術對余熱進行回收，避免浪費資源，使生產效率和經濟效益提升；⑥入爐蒸汽品質提升技術。過熱蒸汽對爐溫有穩定作用，可使蒸汽分解率提升，能源消耗降低，這也是合成氨的必需環節；⑦高效靜電除焦油器。這一設備的應用不僅可保障脫硫質量，還可使脫硫效率、氣體質量得到提升，另外還對壓縮機壽命有延長作用，通常情況下，焦油器使用在脫硫工段前，還用在清洗塔后，是重要儀器之一。

2.2 廢水循環利用技術改進

在合成氨生產中，為節約成本通常以碎煤為主要原材料，但此種材料的應用在形成煤氣水后無法徹底地分離其中的粉塵和焦油，進而堵塞了合成氨生產所用管道，增加了熱損失。另外，廢水的應用可使生產效率提升，同時使能源消耗降低。對于廢水循環利用技術來說，可以通過多次沉降煤粉和焦油，并加設氣浮裝置，力求在沉降后減少煤氣水中懸浮物和油質量濃度，避免出現裝置堵塞現象，使裝置運行效率得到提升。

2.3 氨分離技術改進

現階段，氨主要是通過兩種方法進行分離，一種是水吸收法，另一種是冷凝分離法。氨分離通常是通過氨分離器進行，相比于傳統分離器，此裝置相對先進，可以避免傳統分離器不能徹底分離的弊端，使資源浪費得到有效控制。此種裝置的工作原理是通過氣體流向轉變實現氣體中液滴的分離。

3 結束語

合成氨生產過程會大量地消耗煤能源，故需強化對合成氨工藝的分析，并改造其工藝技術，實現能源節約，這對我國能源節約和可持續發展有重要意義。通過造氣工段技術、廢水循環利用技術、氨分離技術等技術改進，提升生產效率，減少能源消耗，使生產成本降低，對企業穩定發展有利。

[1] 趙永剛.煤化工合成氨工藝分析及節能改造措施[J].黑龍江科技信息，2016（34）.

[2] 劉曉明.合成氨系統節能技改方案分析[J].能源與節能，2015（1）.

Analysis of Synthetic Ammonia Process and Measures for Energy Saving

Cheng Li-bin，Yan Qing-lei

With the development of economy and science and technology，daily production and life related to chemical products also increased，these chemical products not only for people to provide a convenient condition，but also to a certain extent，enhance people’s quality of life.Different types of chemical products，production methods are also different.In agricultural fertilizers，ammonia is one of the most widely used chemical substances，through a variety of raw materials and production methods of nitrogen and hydrogen synthesis，the production of ammonia that is synthetic ammonia.Synthetic ammonia in the pharmaceutical industry，industry and agriculture are widely used，and play an important role.

synthetic ammonia；process flow；energy saving；reformation measure

TQ113.2

A

1003-6490（2017）06-0002-02

2017-05-04

程立斌（1985—），男，山東武城人，助理工程師，主要研究方向為化學工程與工藝。