合成氨技術(shù)工藝現(xiàn)狀及轉(zhuǎn)型升級

陳超

【摘 ?要】供給側(cè)改革的背景下，我國綜合國力大大增強(qiáng)、促進(jìn)了化工企業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展，產(chǎn)品更加豐富。目前，市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開化工品的需求，而合成氨工藝技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。合成氨工藝至關(guān)重要，但是，合成氨工藝中會存在著一些問題，如能源消耗過大問題等，制約著產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展。結(jié)合當(dāng)前合成氨工藝現(xiàn)狀，要對現(xiàn)有合成氨工藝進(jìn)行改革、完善相關(guān)技術(shù)，更好地滿足社會需求，提升企業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】合成氨;工藝現(xiàn)狀;轉(zhuǎn)型升級

近些年來，合成氨工業(yè)是一個特殊的傳統(tǒng)行業(yè)，生產(chǎn)合成氨原料來源于能源，設(shè)備實(shí)際上是一座能源轉(zhuǎn)化裝置。在化工產(chǎn)品領(lǐng)域，合成氨技術(shù)用于生產(chǎn)尿素和硝酸，滿足農(nóng)作生長需要、促進(jìn)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展。目前，我國倡導(dǎo)綠色節(jié)能環(huán)保，工廠要積極轉(zhuǎn)變、努力創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)，完善合成氨技術(shù)和工藝。

一、合成氨技術(shù)工藝現(xiàn)狀

一般來說，合成氨生產(chǎn)過程分為三個步驟：（1）造氣，以能源（天然氣、煤）為原料來制備含有氫氣、氮?dú)獾拇衷蠚?（2）凈化，粗原料氣中含有一氧化碳、二氧化碳等雜質(zhì)，在進(jìn)入合成塔前要除去各種雜質(zhì)來獲得純凈的氫氮混合氣;（3）壓縮與合成，把氣壓壓縮到高壓，以便在催化劑及高溫條件下合成氨。

目前，合成氨工藝技術(shù)綠色化發(fā)展是大勢所趨，各個企業(yè)在積極轉(zhuǎn)型升級進(jìn)行合成氨產(chǎn)出和生成，加快技術(shù)升級步伐、有效促進(jìn)和發(fā)展技術(shù)能力，高效率產(chǎn)出合成氨。伴隨著國家產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整，提升合成氨效率成為企業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。

二、合成氨技術(shù)工藝轉(zhuǎn)型升級策略

1.企業(yè)規(guī)模轉(zhuǎn)型升級

對于合成氨的化工行業(yè)來講，經(jīng)濟(jì)效益最關(guān)鍵在于成本，企業(yè)規(guī)模越大、成本相對更低。目前，我國國內(nèi)合成氨裝置有四百余套，其中有一半以上是中小裝置（年產(chǎn)20萬噸以下），國家石化產(chǎn)業(yè)調(diào)整要求要進(jìn)行產(chǎn)能置換、淘汰技術(shù)落后產(chǎn)品，相關(guān)政府部門要做好規(guī)劃響應(yīng)國家政策，淘汰、兼并落后企業(yè)，以產(chǎn)能置換方式來新建大型合成氨裝置，著力提升企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，有效降低企業(yè)運(yùn)營成本，實(shí)現(xiàn)合成氨在規(guī)模上轉(zhuǎn)型升級。

2.關(guān)鍵設(shè)備轉(zhuǎn)型升級

對于合成氨來講，原料的消耗是生產(chǎn)成本中的決定性因素，而工業(yè)設(shè)備運(yùn)行成本與能量轉(zhuǎn)化、傳遞有著密切關(guān)系。合成氨工業(yè)生產(chǎn)中，原材料消耗最大的設(shè)備是鍋爐或蒸汽轉(zhuǎn)化爐，降低設(shè)備的能量消耗是合成氨工藝升級的重點(diǎn)所在。現(xiàn)有產(chǎn)出條件下，可以實(shí)行多聯(lián)產(chǎn)方式，合理融合合成氨工藝流程，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備、提升生產(chǎn)裝置效能。合成氨未來發(fā)展上，要積極研發(fā)新的裝備來促進(jìn)合成氨產(chǎn)量提高，管理者要重視與科研院所合作來改造升級設(shè)備生產(chǎn)效率，增加企業(yè)生產(chǎn)效益，更好地適應(yīng)國家綠色發(fā)展要求。

根據(jù)研究和分析，合成氨過程中蒸汽產(chǎn)生和重整過程中損失熱量最大，應(yīng)當(dāng)予以適度優(yōu)化來最大限度利用廢熱，采用蒸汽透平及裝置自動化來實(shí)現(xiàn)重整。國外KBR公司的KRES轉(zhuǎn)化工藝取消了燃燒天然氣提供熱量的一段爐轉(zhuǎn)化爐和輔助鍋爐，以建立起大型合成氨裝置來實(shí)現(xiàn)設(shè)備轉(zhuǎn)型升級達(dá)到節(jié)能、節(jié)氣目的。目前，我國有多套大型合成氨設(shè)備，但配套裝置技術(shù)并不先進(jìn)，亟待優(yōu)化和改進(jìn)，有效提升裝備效率。在工程師努力下，國內(nèi)以天然氣為原料的合成氨工藝綜合能耗有了顯著降低，原因在于催化劑改進(jìn)及蒸汽透平整合，這表明合成氨工藝中做好裝備優(yōu)化升級大有可為。此外，國家政策在鼓勵企業(yè)設(shè)備轉(zhuǎn)型升級，管理者要積極作為、努力做好企業(yè)設(shè)備技術(shù)改造工作，抓住節(jié)能的技術(shù)關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)效率和效益同步提升。

3.工藝技術(shù)轉(zhuǎn)型升級

工藝是生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，流程中每一步小小改進(jìn)必然優(yōu)化和提升合成氨生產(chǎn)效率。綠色化生產(chǎn)對合成氨工藝提出了更高要求，這就需要實(shí)現(xiàn)工藝創(chuàng)新，推動企業(yè)生產(chǎn)效益和質(zhì)量更上一層樓。目前，合成氨經(jīng)歷了一百多年發(fā)展，生產(chǎn)工藝趨于成熟，轉(zhuǎn)型升級主要依賴于催化劑技術(shù)進(jìn)步，以此提升生產(chǎn)效率、降低能耗。

在合成氨的生產(chǎn)中，從制氣到最后合成都是多相催化完成，催化劑在其中起著關(guān)鍵作用，活性高低直接關(guān)乎著經(jīng)濟(jì)效益。相同氨產(chǎn)量的條件下，高活性催化劑有效提升氨凈值、減少能量和動力消耗，提升生產(chǎn)效率。目前，新型高效ZA-5型低溫低壓氨合成催化劑受到合成氨企業(yè)的關(guān)注，逐漸在企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，有效提升經(jīng)濟(jì)效益。以往生產(chǎn)中，我國合成氨追求高溫、高壓來生產(chǎn)，其中要消耗大量能源，降低生產(chǎn)所需壓強(qiáng)和能耗成為合成氨工藝發(fā)展的一大趨勢，而低溫低壓型催化劑符合上述趨勢，極大地降低能耗水平。合成氨生產(chǎn)過程中，可能會產(chǎn)生各種雜質(zhì)，整個生產(chǎn)工藝流程中要嚴(yán)格控制、避免出現(xiàn)其它雜質(zhì)，采取節(jié)能環(huán)保方式來安全生產(chǎn)。

隨著社會的不斷進(jìn)步，全球資源在逐步消耗，合成氨工藝要降低能耗、實(shí)現(xiàn)綠色化生產(chǎn)，應(yīng)充分結(jié)合西方發(fā)達(dá)國家氨工藝生產(chǎn)與我國實(shí)際生產(chǎn)來不斷優(yōu)化、改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，有效降低企業(yè)能耗、提升生產(chǎn)效益，為構(gòu)建環(huán)境友好型社會做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]祁永貴，曾廣祥.合成氨工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].當(dāng)代化工研究，2018（08）.

[2]雷玉平，王娟娟.合成氨催化技術(shù)與工藝發(fā)展探究[J].化工管理，2018（01）.

（作者單位：山西蘭花煤化工有限公司）