合成氨與尿素生產中能量優化技術的應用

李敏

摘要：如果想要保證社會穩定發展，農業是其中重要保障。目前，國內對農業生產給予足夠重視，積極提倡生產技術方面的創新。合成氨尿素在農業生產過程當中最為常用，在農業生產過程當中起到非常重要的作用，然而合成氨尿素生產期間相對較為復雜，需要大量的能源材料和高科技技術作為支撐，在合成氨生產期間的能力造成非常大的浪費，所以，應該怎樣在合成氨尿素生產期間重視能力優化是目前這一行業當中非常關注的問題之一。

關鍵詞：合成;氨尿素;生產;能量優化技術;應用

由于受到各種各樣因素的制約，合成氨尿素的過程受到重重阻礙。為了能夠有效解決這一問題，農業生產工作人員必須要增強對農業生產技術方面的探究力度，進而可以明顯改善能源消耗過大這一嚴重問題，對國內農業生產的可持續發展起到大力的推動作用。

一、合成氨尿素生產期間的技術發展進程

1.1傳統蒸汽化制氨工藝技術發展以及其特征

最開始是通過天然氣作為原料的制氨工藝技術開始于上個世紀六十年代，由美國一家專業合成氨開始研究應用，投入生產以后獲得令人滿意的成果，被大家一直認為是當時最為先進的制氨工藝技術，這一次合成氨工藝技術創新的重點大部分表現為合成氨裝置當中，裝入了離心式壓縮機，在強大動力系統的驅動之下，整個工藝系統均可以高效率的快速運轉，進而可以使裝置系統大型化與系統能量之間的有效利用，這就會使以往的制造氨尿素的工藝技術取得突破性的進展。改進以后的合成氨工藝技術特征主要包含由以下幾點;（1）加入離心式壓縮機屬于一種動力源，之后再加上蒸汽輪機進行動力的傳遞，將工藝技術與動力系統給予有效融合;（2）對氨合成反應以后所釋放出來的熱量給予再一次的重新利用;（3）設置轉化爐特殊排煙系統預熱空氣，進一步加大轉化壓力，將多余的載荷有效的推給下一個階段的工序;（4）通過軸向冷激式氨合成塔，將每一個系統的溫度調整到最佳的溫度。

1.2低能耗制氨工藝技術發展和特征

低能耗制造氨合成的工藝技術是在能源危機形勢之下所提出的，在那個時候的能源開發利用條件相對較為困難，同時由于全球各個國家的建設對能源的需求量明顯增加，造成合成氨的工業生產成本明顯上升以及經濟效益較低，所以，在合成氨領域當中提倡低能耗制氨的工藝技術。因此，能夠表明，低能耗制氨工藝技術的發展就是為了能夠進一步優化能源配置。

1.3溫和轉換

一段轉化爐利用低水碳化，保證出口部位的溫度不會升高，然而甲烷的含量相對比較高，將負荷推送到二段轉化爐，之后在爐當中通入充足空氣，從而進一步加強轉化系統能力。另外，采取燃氣輪機以及空氣壓縮機在燃氣輪機的動力驅動之下，可以與上端的轉化爐有效的結合起來，與此同時在溫度適宜的情況之下降碳脫除，進而能夠真正實現能力的高效利用。

二、在合成氨尿素生產期間的能量優化技術方面的應用策略

2.1合成氨尿素生產期間能量優化技術的方案調研

其生產廠家必須要按照廠家的具體條件，采取可行性方案研究找尋適宜的方案。實際的步驟就是：第一，一定要全面貫徹我國對合成氨尿素生產期間能量要求當中的規定，反復對材料進行閱讀，切實領悟文件當中的真實含義，以免當中制定的方案與我國相關規定想脫離;第二，對常見的生產條件和原材料渠道予以調查，對實施方案造成影響的隱患給予馬上排除;第三，對相關合作單位予以溝通，建立一個穩定的合作關系;第四;廠家需要派專業人員去往市場予以調查，密切觀察市場的最新動態，為能量技術的方案制定提供相對應的依據。

2.2合成氨尿素生產期間能量優化技術的方案思路

其相關裝置屬于能量集中型，同時消耗量相對較大的裝置，對其給予能量優化技術改進過程當中第一需要考慮的就是對生產期間的用能優化。因為過程系統當中的三環節能量結構模型已經在合成氨尿素當中進行有效的推廣應用，同時在日常實踐過程當中獲得顯著的成效，所以，對其生產期間的能量優化技術方案思路進行探索的時候，必須要三環節能量結構模型當中首要條件，構建其生產能量優化思路圖為：單元-子系統-整個系統，在每一個系統之間一定預先制定合理的能量優化順序，同時在優化期間嚴格的執行設計方案。

2.3優化合成氨尿素生產期間的能量優化技術方案

第一，其生產廠家要與相關單位建立一個穩定的合作關系，由這一電力單位向化肥廠提供所需要的動力;第二，其生產廠家需要建立一個合理的動力接受系統，將電廠輸送到能量全部接受，同時通過系統轉換成為其實際需求的動力，第三，將動力根據每一個系統能量需求給予合理分配，大部分系統包含其蒸汽系統、循環水蒸汽透平系統等;第四，將以上期間沒有有效利用的能量和廢料渣給予加工處理，一部分外部輸送到電力部門作為電力生產原料，另外一個部分回收應用到合肥成為合成爐當中進行循環利用。

2.4合成氨尿素生產期間能量優化技術應用情況

以往生產系統當中原變換流程應用的為中串低，在生產期間伴有非常多的弊端，在水煤氣當中含有大量促使催化劑喪失活性的優化物質，造成蒸汽當中的氣化比相對較低，造成生產原料造成非常大的浪費。除此之外，可以采取全低變換流程以后，CO的轉換率在合理溫度范圍當中的轉化率顯著提升，在半水煤氣當中的含量也明顯減少，在通過變換三爐段能夠有效降低到規范規定范圍當中，自從采取全低變應用以來，其生產系統當中的阻力的下降幅度相對比較大，可以使蒸汽消耗率明顯降低，進而能夠起到一個能量優化的作用。

三、在合成氨尿素生產期間能量優化技術的應用成果

3.1能量優化技術實際應用所產生的經濟效益

合成氨尿素生產期間的能力優化技術在應用以后，合成氨尿素生產過程當中節約了大量的原材料，催化劑活動明顯增高，對材料的充分反應起到良好的促進作用，降低材料反應不完全就會被排掉的浪費;將反應以后的多余能量通過循環系統實現再一次利用，以免造成大量的能量流失，為其生產帶來非常可觀的經濟效益。

3.2能量優化技術應用所產生的經濟效益

從合成氨尿素生產期間能量優化技術應用以來，合成氨生產廢棄當中的有害氣體排放明顯減少，造成相鄰環境的污染程度明顯降低，與此同時可以實現相對比較高的利用社會資源，社會對合成氨尿素生產的看法有明顯改變，進而獲得良好的社會效益。

四、總結

總而言之，在合成氨尿素生產期間實施合理、有效的改進技術，保證能夠真正實現能量優化利用的這一目標。然而隨著國內發展對農業產量需求明顯增加，合成氨尿素的應用也會明顯增加。因此，需要在已有的合成氨尿素生產期間的能量優化技術的基礎之上，逐漸探索出一個更加有效和節能的技術措施，進而能夠為合成氨尿素工業發展打下堅實的基礎。

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