氮肥企业原料路线“改煤”之我见

氮肥企业原料路线“改煤”之我见

张金阳 ， 翟学伟 ， 毛运秋 ， 张雅坤

(中化化肥有限公司 ， 北京100031)

摘要：简要分析了我国氮肥行业原料的构成现状，对我国氮肥原料路线调整的基本情况进行了说明，重点就以无烟煤为原料采用常压固定层间歇气化技术的传统中小氮肥企业原料路线调整经验及注意事项进行了阐述，指出中小氮肥企业完全可以通过“煤改”实现企业的转型升级和可持续发展。

关键词：氮肥 ； 原料路线 ； 调整

中图分类号：TQ441文献标识码：A

收稿日期：2014-11-12

作者简介：张金阳(1971-)，男，高级工程师，从事煤化工技术研发、行业研究等工作，E-mail:zhangjinyang@sinochem.com。

My Opinion of Raw Material Change to Coal in Fertilizer

ZHANG Jinyang , ZHAI Xuewei , MAO Yunqiu , ZHANG Yakun

(Sindfert Holding Limited , Beijing100031 , China)

Abstract:Raw material structure situation of nitrogen fertilizer industry at home are brief aralysised,the basic situation of raw material change of nitrogen fertilizer are explained,the raw material adjustment of the traditional medium-small nitrogen fertilizer are introduced,which using bituinous coal as raw material and atmospheric fixed bed intermittent gas ification technology,it is point out that medium-small nitrogen fertilizer can throngh“change to coal”realize transformation,upgrading and sustainable development.

Key words:nitrogen fertilizer ; raw material route ; adjustment

1我国氮肥行业基本情况及原料构成

2013年我国共生产化肥7 153.7万t(折纯量，下同)，较2012年增长4.89%，产量首次突破7 000万t，创历史新高。全年生产氮肥4 927.46万t，比上年增长5.87%。

按照中国氮肥工业协会的相关资料统计，截止2012年底，我国合成氨产量中，以煤、天然气、油和焦炉气为原料的比重分别为76.22%、21.86%和1.92%；尿素产量中，以煤、天然气、油和焦炉气为原料的比重分别为69.75%、27.80%和2.45%。而以煤为原料的氮肥企业多数以使用无烟煤为主，占比在85%以上。

2我国氮肥原料路线调整情况

氮肥原料路线结构调整，顾名思义就是现有的氮肥生产企业对合成氨生产原料进行调整。进入新世纪，我国“缺油少气相对富煤”的资源禀赋和能源市场的特点，决定了化肥企业如不进行原料路线结构调整，以粉煤替代无烟块煤和石油、天然气，必将面临不断上涨的价格压力，甚至会因此面临被淘汰的危险。因此，油改煤、气改煤渐成趋势。

氮肥原料路线“改煤”的结构调整分为广义和狭义两类。广义的调整包括所有的氮肥企业，这其中就包括以石油(主要是渣油和石脑油)和天然气为原料的大氮肥企业进行的“改煤”。目前已有包括中石化南化公司氮肥厂、中石化湖北化肥分公司、中石化巴陵分公司洞庭氮肥厂、中石化安庆分公司在内的8家油头尿素企业改为煤头原料，并采用新型煤气化技术；部分以天然气为原料的氮肥企业，如河南能源化工集团旗下中原大化公司、中海石油化学旗下内蒙古天野化工公司也正在计划改为以煤为原料。这些企业主要是中石化旗下的氮肥企业，最早都是以石脑油为原料，后因为油价大幅上涨，生产成本与煤头、气头尿素企业相比完全无法竞争，被迫进行“油改煤”的。

狭义的调整则仅仅包括原来以无烟煤为原料并采用常压固定层间歇气化的中小氮肥企业。这些企业建厂初期大多采用间歇式固定床煤气化技术，以无烟块煤为原料，因为随着煤炭行业机采率的提高，近几年的块煤率已经降至20%左右，还有进一步下降的可能。同时由于无烟煤仅占我国煤炭总产量的18%，全国无烟煤供应非常紧张。随着能源价格的大幅上涨，这些企业在面临日益严峻的煤炭供应形势的同时，还面临生产成本持续上升的困境，大部分企业一直处于亏损边缘。这部分企业原料技术路线改造的核心是煤气化工艺的替代升级。采用粉煤加压气化炉、新型水煤浆气化炉等先进煤气化技术，与固定床煤气化技术相比，新型煤气化技术在节能环保方面具有不可比拟的优势。与传统的常压固定床气化炉相比，在相同煤种原料下，先进煤气化技术可使合成氨的吨产品能耗平均降低0.22 t标准煤；在高温达到1 400 ℃的气化温度下，采用新型煤气化炉，有机污染物将完全被分解，煤种适应范围也大大拓宽。特别是目前煤炭价格进入下行通道，预计在未来相当长一段时间内大幅反弹的可能性已不复存在。这对正在进行和准备进行原料路线“改煤”的企业来说更为有利。

2原料结构调整注意事项

氮肥企业进行原料路线结构调整，核心装置都是其气化部分。经过近10年的努力，我国氮肥产业原料路线结构调整取得重大进展，目前已建成和在建的水煤浆加压气化装置有66台，合成氨能力已达706万t；干煤粉加压气化装置有36台，合成氨能力已达792万t，其中42%已建成。

这方面的典型企业是以河南心连心化肥有限公司、鲁西化工集团股份有限公司、江苏灵谷化工有限公司为代表的一批曾经的小氮肥企业。经过实施原料路线结构调整，这些企业的尿素产能均突破100万t，实现了企业从规模小、能耗高、技术落后到大型化、低能耗、装备和水平国内领先的华丽转身。

再以江苏灵谷化工有限公司为例，其年产45万t合成氨、80万t尿素的原料路线结构调整项目采用了水煤浆连续气化、低温甲醇洗、低压合成、动力透平驱动等先进工艺技术，使公司在生产规模、原料线路、动力结构、气化效率、自动化程度、节能减排方面实现了重大的转型升级。四喷嘴对置式气化装置的应用，不仅实现了连续制气，而且使原料煤的气化效率达到95%以上；压缩机动力透平驱动的应用，用蒸汽替代了电能，电耗大幅下降，单位合成氨综合能耗大幅下降，由2005年的1 598 千克标准煤/t下降到1 429 千克标准煤/t。目前江苏灵谷已确定实施第二个大化肥项目，即年产45万t合成氨、65万t尿素新型煤气化技改项目，总投资20亿元，仍采用先进的水煤浆气化技术，该项目计划于2014年底建成投产，届时，企业原有落后产能将全部淘汰，形成年产尿素160万t的先进产能。

氮肥企业进行原料路线结构调整并不是简单的“推倒重来”和“以新代老”，所面临的最大问题应该是与现有生产装置的衔接，这个问题处理和解决不好就有可能导致改造工作的“前功尽弃”。

由于氮肥企业原料路线结构调整的主要内容是“以新代老”，多数企业为了最大限度节约投资会对原有装置的部分设备进行“再利用”，但由于原有装置在设计压力、装置能力特别是气体成分方面差异明显，如果不能进行合理匹配就会出现问题，最严重的情况是原有的设备不仅未能很好地得到利用，反过来却对新建系统的“安、稳、长、满、优”(安全、稳定、长周期、满负荷、优质)运行构成威胁、带来隐患，甚至会造成改造工作的失败。

要杜绝以上问题的出现，确保原料路线结构调整完成后系统能够顺利投运并尽快发挥投资效益，就要求企业在进行项目可行性研究及方案确定阶段对现有系统进行“全面诊断”，对新建装置与现有装置进行全面的物料和能量平衡，对于部分重新利用价值不大的设备要下决心予以淘汰。在整个项目的实施过程中可以按照“一次规划、分步实施”的原则统筹考虑原有设备的全面利用问题，真正做到新建装置与原有装置(设备)的“无缝衔接”，只有这样才能有效化解原料路线结构调整项目的技术风险，确保项目一次开车成功并在较短时间内“达标达产”。

3结语

通过“量体裁衣”，我国传统的中小氮肥企业完全可以结合自身特点加快原料路线结构调整并通过“煤改”实现企业的转型升级，走出一条以节能减排为核心内容的可持续发展之路。在实现自身发展壮大的同时为我国的化肥工业发展乃至粮食安全做出新的贡献。