合成氨工藝分析與節能改造分析

梁小忠

摘 要：我國社會經濟的不斷進步，化工行業也得到了長足的發展。其中，氨的應用也越來越廣泛，因而，對合成氨的相關生產工藝要求也越來越高。本文從合成氨工藝流程分析的角度出發，提出合成氨工藝的節能改造相關對策，旨在為合成氨工藝的穩定發展提供參考。

關鍵詞：合成氨;工藝分析;節能改造

引言：

由于氨在不同領域的廣泛應用，使合成氨的生產工藝得到了顯著的提高，為滿足工藝優化以及技術節能改造的相關要求，需要對合成氨工藝流程進行分析與了解，通過改良生產工藝設備等方式，有效降低合成氨的生產成本，提高其節能環保水平的同時，提升其社會效益。

一、合成氨工藝流程分析

（一）獲取原料氣

原料氣的制取是制作合成氨的重要環節。制取方式各種各樣，現有技術條件下，通常通過煤炭、天然氣等能源中獲取合成氨的原料氣。除此之外，重質油也是獲得原料氣的重要途徑。不同材料在制取原料氣時需要方式也不同，其中，需要關注的重點在于：第一，原料氣進行制取時，保證原料抽取的溫度符合相關化學反應的需求，滿足溫度要求后與水蒸氣結合產生相關反應，進而得到合成氣體。第二，制取原料氣若選擇固體焦炭類原材料時，需要通過固體燃燒的方式獲取合成氣體。第三，若選擇渣油類物質制取原料氣，則要選擇非催化部分的物體，并通過相應的氧化法獲取合成氣體。第四，石油原料進行制取原料氣時，通常選用二段蒸汽環化法[1]。

（二）凈化原料氣

合成氨的制取生產過程中，需要重視凈化原料氣環節。對于操作作業人員來說，合成氨的制取過程中，要將原料氣凈化的各環節進行嚴格把控，防止在制取過程中得到的氣體純度不夠等現象。合成氨的制取生產過程中，需要依據具體的實際情況，將原料氣轉化為一氧化碳。煤氣會產生大量的一氧化碳，氨的合成則需要充足的水蒸氣，此時才能將一氧化碳有效轉化為氫氣或者是二氧化碳。若省略該環節，將合成氨直接轉化為一氧化碳或二氧化碳，則增加了合成氨的工藝難度，增加制取生產成本，提高了能源消耗的能力。因此，需要在該環節中，首先將原料氣進行轉化為一氧化碳，保證合成氨工藝的環保高效。對合成氨進行相關脫碳脫硫操作，選用方式通常為物理與化學吸收方式。為避免因催化劑的使用導致工作人員在實際操作中出現中毒現象，因而需要對原料進行脫碳和脫硫，目的在于保護工作人員的生命安全以及合成氨能夠正常的生產與制取。與此同時，需要注意的是，為了在后期能為純堿和尿素制作提供原材料，工作人員在脫碳操作過程中需要加強二氧化碳氣體的回收。該操作能夠有效實現能源的重復利用率，節省生產成本的同時，達到節能減排的目的。脫硫操作通常有干、濕兩種方式，干法脫硫的工藝相對復雜，原因在于干法脫硫主要利用固體脫硫劑，雖能滿足脫硫條件但在脫硫過程中無法實現脫硫劑的再生。所以，該方式主要用于精脫硫。濕法脫硫可以通過光化學溶液進行脫硫，干脫硫的方式能夠實現脫硫劑的再生，因而可以用于粗脫硫，其工藝較為簡單。

（三）合成氨分析

合成氨在整個生產工藝中的作用十分重要，無論是原料氣的制取還是原料氣的凈化，最終目的在于實現氨物質的有效合成。利用氫氣與氮氣的混合，并發生相應的化學反應，進而實現氨的形成。因此，在原料氣的制取與凈化環節實現的是保證氨的質量與純度達到相應的標準。混合氣體合成氨的過程中需要對相關氣體進行壓縮，進而將氣體中多余的油有效進行排出。在對氣體進行加熱后，將所合成的氣體進行氨氣的分離。最后排出合成氨中不需要的氣體。在具體氨合成的環節中需要注意的是，工作人員需要嚴格的依據合成氨的施工工藝流程進行制取，操作步驟需要符合標準。并對溫度進行嚴格的把控，無論是提高溫度或高壓狀態都需要積極利用催化劑在此過程中起到催化、輔助的作用。在合成氨的制取生產過程中，有效利用氮氣和氫氣的循環提高合成氨中的氨含量，保證其含量能夠符合國家標準。

二、合成氨工藝的節能改造對策

（一）優化造氣工段技術

合成氨工藝生產過程中，能源消耗過大，且生產成本較高，因而，需要對其進行節能改造，才能使其減少能源消耗，進而提高企業的經濟效益。因此，可以在合成氨工藝的造氣工段，積極引入自動加焦機技術，不僅能夠有效節省能源資源，更由于其具有良好環保性能，幫助企業減少生產的成本。提高合成氨生產的安全性。采用煤氣余熱回收技術能夠通過使用相應的回收設備，合成氨工藝中產生的余熱進行有效的回收并利用的方式，提高資源的利用效率，發揮良好的節能效果。爐況檢測與油壓微機控制技術的使用，使企業資源能夠實現合理、科學的分配，對造氣爐的運行情況以及周邊的環境進行全方位、立體式的實時監控。無論在生產過程中發生任何異樣問題，都能及時在第一時間進行發現并進行處理，確保合成氨生產活動的有序進行，避免能源浪費現象以及高消耗、高排放等。合成氨的生產過程中，通過集中式的高效洗氣塔降低生產系統的運行阻力，減少廢水和冷卻水的產生。吹風余熱回收技術利用集中式燃燒爐回收技術，對相關余熱信息進行有效的回收與利用，提高能源資源的利用率，提高合成氨的生產效率。利用高效靜電除焦技術提升氨氣的脫硫效率和脫硫質量，有效延長壓縮機的使用壽命。因而，在合成氨的實際生產制取過程中，該項技術通常被用于清洗塔以及氨氣脫硫的中間環節中[2]。

（二）廢水循環處理技術

合成氨工藝制作過程中為降低生產成本，提高企業的經濟效益，原料多使用的是碎煤渣，導致合成氨在生產后的廢水中殘留著大量的粉塵、焦油等有毒有害氣體。在殘留的有害氣體中，無論是粉塵或焦油，若想將兩者從產生的大量廢水中有效的分離出來，其難度較大，也容易造成合成氨管道的堵塞的問題。致使熱量發生巨大的損失，合成氨的生產制取工作也無法順利開展。針對上述現象，如果想要達到廢水的有效處理，需要積極引進相應的廢水循環系統，積極利用沉降的方式對生產中產生的粉塵和焦油進行合理的清除。并設置有效的氣浮裝置，使其經過沉降步驟后，盡量將廢水中的粉塵、焦油等懸浮物質含量降到最低、廢水中油物質的濃度也相應有所下降。該種方式不僅能夠有效避免裝置發生堵塞的情況，更能夠促進生產過程中運行效率的提高。合成氨裝置以天然氣的部分氧化法生產乙炔的尾氣作為原料，采用低耗能以及加壓催化法進行氨氣的合成，減少對煤炭的依賴程度，節省成本的同時，減少了污染物質的產生，從而降低了對環境的污染，因而具有一定的使用價值。

（三）改進氨分離技術

氨氣的分離技術作為合成氨工藝制取工作中的最后一個環節，通過合理、科學的方式改進該環節的分離技術，不僅能使生產制取出的合成氨符合相關標準，更能減少能源、資源的浪費。例如，通過冷凝進行分離的方式，可以將氨氣有效分離出來。除此之外，還能通過水吸收的方式分離氨氣。兩種不同的分離方式使用的主要儀器都是分離器，因而，合理使用分離器能避免在分離過程中產生能源浪費的現象，并能改變分離過程中氣體的方向。有效分離氨氣的同時提高氨氣的純度[3]。

結論：

綜上所述，化工產品在生活中的應用愈加廣泛，合成氨工藝在經濟社會的發展中具有重要作用。因而，在實際的發展中，需要做好合成氨工藝的節能與改造工作，降低生產成本的同時增加企業經濟效益，從而促進合成氨工藝的創新發展，實現企業的健康可持續發展。

參考文獻：

[1]李觀輝.合成氨生產中的廢氣利用與節能效益[J].化工設計通訊，2020，46（10）：1+70.

[2]張偉.合成氨生產工藝及KBR合成氨工藝分析[J].化工設計通訊，2020，46（07）：1+3.

[3]羅傳武.合成氨裝置高壓工藝冷凝液回收系統腐蝕分析及對策[J].化工機械，2020，47（03）：390-392+396.