合成氨工艺分析及节能改造措施

程立斌，闫庆雷

（山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东德州 253000）

合成氨工艺分析及节能改造措施

程立斌，闫庆雷

（山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东德州 253000）

伴随经济和科技发展，日常生产、生活中涉及到化工制品也随之增加，这些化工制品不仅为人们生活提供了便利条件，同时也在一定程度上提升了人们生活质量。化工制品的种类不同，生产方式也有差异。在农业化肥中，氨是广泛应用的化学物质之一，通过多种原料和生产方式将氮和氢合成，得到的氨即为合成氨。合成氨在医药业、工农业均得到广泛利用，且发挥着重要作用。

合成氨；工艺流程；节能改造；措施

1 合成氨工艺流程分析

1.1 制取原料气

氢气制取原料包括很多种，不仅可通过天然气、焦炉气、煤制取，还可通过重质油、石脑油等制取，将这些原料在高温条件下与水蒸气产生作用以制取合成气。针对固体焦炭、原料煤来说，一般可通过固体燃料气化法对合成气进行制取；针对渣油来说，一般可通过非催化部分氧化法对合成气进行制取；针对石脑油等，可通过二段蒸汽环化法进行制取。

1.2 净化原料气

净化处理原料气是合成氨工艺的重要流程。这一流程相对复杂，包含以下几个环节：第一，变换一氧化碳。由于通过煤气化制取的原料气内含较大比重的一氧化碳，而在合成氨生产过程中需要将水蒸气、一氧化碳向氢气、二氧化碳进行转变，将一氧化碳向二氧化碳进行转变可以降低其脱除的难度，同时可以增加氢气含量。在工业生产过程中，变换一氧化碳是一个需要消耗大量能量的工序，因此应使这一工序的能耗降低，以解决能源浪费问题。第二，原料气脱碳脱硫。在合成氨生产过程中，脱碳脱硫是重要环节。可以通过两种方式进行脱碳，一种是物理吸收法，另一种是化学吸收法。脱碳的目的是为了避免出现催化剂中毒现象。在脱碳过程中，回收利用二氧化碳是重要工序，由于二氧化碳不仅能制造碳酸氢铵，还可以制造纯碱和尿素等，因此回收利用二氧化碳可以实现资源节约的目的，同时能得到环保的效果。另外，脱硫的方式也包括两种，一种是干法脱硫，另一种是湿法脱硫，其中干法脱硫指的是通过固体脱硫剂进行脱硫，可取得良好脱硫效果，但脱硫剂难以再生，在精脱硫中较为常用；湿法脱硫指的是通过溶液进行脱硫，此种脱硫方式具有可再生性，在粗脱硫中较为常用。

1.3 氨的合成

在合成氨生产时，氨的合成是重要环节，之前制取原料气、净化原料气的目的在于更好地完成合成环节，以生产出高纯度合成氨。这一环节需要在高压、高温条件下进行，同时需要辅助使用催化剂，因此氨含量仅为10%～20%，在此种情况下要想增加氨含量，则需采用氮气与氢气循环系统，以不断地提取出氨气和氢气，进而生产出合成氨。

2 合成氨工艺节能改造措施

2.1 造气工段技术改进

①自动加焦机技术。这一技术的应用不仅可以节约生产时间，还可使能量消耗减少，另具备较强的安全性；②煤气余热集中回收技术。针对生产中的余热可以通过回收器进行回收，使资源得到充分利用，以实现回收利用资源的目的；③炉况监测与油压微机控制技术。这一技术不仅可使分配时间得到合理化调节，还可使对造气炉环境和具体情况进行全面监测，并做好反馈和调节工作，使生产效率提升，能源消耗得到节约；④集中式高效洗气塔。通过高塔喷淋式洗气塔使系统阻力降低，同时使污水和冷却水减少；⑤吹风气余热回收技术。回收吹风气余热可节约资源，通过集中式燃烧炉吹风气回收技术进行回收，部分企业通过三废硫化混燃技术对余热进行回收，避免浪费资源，使生产效率和经济效益提升；⑥入炉蒸汽品质提升技术。过热蒸汽对炉温有稳定作用，可使蒸汽分解率提升，能源消耗降低，这也是合成氨的必需环节；⑦高效静电除焦油器。这一设备的应用不仅可保障脱硫质量，还可使脱硫效率、气体质量得到提升，另外还对压缩机寿命有延长作用，通常情况下，焦油器使用在脱硫工段前，还用在清洗塔后，是重要仪器之一。

2.2 废水循环利用技术改进

在合成氨生产中，为节约成本通常以碎煤为主要原材料，但此种材料的应用在形成煤气水后无法彻底地分离其中的粉尘和焦油，进而堵塞了合成氨生产所用管道，增加了热损失。另外，废水的应用可使生产效率提升，同时使能源消耗降低。对于废水循环利用技术来说，可以通过多次沉降煤粉和焦油，并加设气浮装置，力求在沉降后减少煤气水中悬浮物和油质量浓度，避免出现装置堵塞现象，使装置运行效率得到提升。

2.3 氨分离技术改进

现阶段，氨主要是通过两种方法进行分离，一种是水吸收法，另一种是冷凝分离法。氨分离通常是通过氨分离器进行，相比于传统分离器，此装置相对先进，可以避免传统分离器不能彻底分离的弊端，使资源浪费得到有效控制。此种装置的工作原理是通过气体流向转变实现气体中液滴的分离。

3 结束语

合成氨生产过程会大量地消耗煤能源，故需强化对合成氨工艺的分析，并改造其工艺技术，实现能源节约，这对我国能源节约和可持续发展有重要意义。通过造气工段技术、废水循环利用技术、氨分离技术等技术改进，提升生产效率，减少能源消耗，使生产成本降低，对企业稳定发展有利。

[1] 赵永刚.煤化工合成氨工艺分析及节能改造措施[J].黑龙江科技信息，2016（34）.

[2] 刘晓明.合成氨系统节能技改方案分析[J].能源与节能，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，山东武城人，助理工程师，主要研究方向为化学工程与工艺。