大型氮肥厂不同原料生产合成氨及尿素的效益分析

孟志刚

摘 要：作为高耗能的能源依赖型产业，氮肥产业一直处在快速发展中，对我国的农产品发展具有重要意义。然而，当前我国的氮肥产业发展受到了严重的影响，能源问题就是影响因素的根源。因此，有必要对氮肥的生产效益展开研究，找出提高氮肥生产效益的办法，以促进我国的氮肥产业健康稳步的发展。

关键词：大型氮肥厂；不同原料；合成氨及尿素；效益

当前，在世界上绝大多数农作物的生长过程中，都进行了施肥，其中用到最多的肥料之一就是氮肥。对农作物进行施肥可以补充农作物的影响，促进农作物的生长，从而大大提高农产品的产量，增加农产品的收益。然而，随着能源不断被消耗，作为高耗能的氮肥，其生产原料在不断减少，因此，需要不断提高氮肥的生产技术，以提高氮肥的生产效率，从而解决氮肥产业发展中所面临的困难。

1 合成氨和尿素的生产原料

合成氨的主要原料有四种，包括天然气、重质油、煤（焦炭）和石脑油。其中以天然气作为生产原料是最为理想的选择。

1.1 利用天然气制氨

首先需要经过天然气脱硫，将天然气中的硫成分分离出来，然后再将天然气与水蒸气空气等混合、转化，并对混合气中的一氧化碳和二氧化碳进行脱除，获得氮和氢的混合气体。但这并不是氮和氢的纯净气体，其中还含有极少量的一氧化碳和二氧化碳，因此需要经过甲烷化的作用将其除去，最终制得较为纯净的氢氮混合气。混合气中氢气和氮气的摩尔比约为3：1。在获得摩尔比为3比1的氢氮纯净气体后，再将气体经过压缩机而进入氨合成回路，最终实现氨产品的合成。

1.2 利用石脑油制氨

以原油或者其他原料为材料，通过化工手段将其加工成化工原料而得到的轻质油就是石脑油，是石油产品的主要内容之一，又称之为化工轻油。石脑油制取乙烯、丙烯，催化重整制取制取苯、甲苯、二甲苯的重要原料。根据石油脑的不同用途，需要采用不同的馏程，并将其分为轻石脑油、重石脑油和溶剂石脑油。在合成氨的过程中，以石脑油为原料的生产流程与利用天然气制氨的流程类似。

1.3 利用重质油制氨

重质油主要是原有经各种深度加工而剩余渣油组成，可以通过氧化气化的方法作为制合成氨的原料。利用重质油合成的原料来制合成氨比天然气制合成氨简单，但需要有一个空气分离装置。空气分离装置的主要作用是为了将空气中的氧气分离出来，用来将重质油气化，作为合成氨的原料。氮除了可以作为合成氨的原料外，液态氮还可以用来作为脱除一氧化碳、氩气和甲烷的洗涤剂。

1.4 利用煤（焦炭）制氨

随着我国天然气化工技术和石油化工技术的不断提高，以煤作为原料来加工生产合成氨的方法也越来越少见。

尿素的合成技术是一种新型的化工生产技术，工业上合成尿素通常用液态氨和二氧化碳作为生产原料，通过高温环境直接生成尿素。在我国，尿素的合成技术经历了复杂曲折到简单顺利的过程，并且取得了一定的成效，得到了广泛的应用。尿素的合成过程主要有三个特点，一是能量转换过程非常温和，生成尿素的过程主要是通过碳化实现的，这一过程不会散发较多的热量。二是合成氨转换过程可以实现碳的分解，不仅可以提升对原材料的利用率，还可以使能量的转化率得到大大提高。三是通过在尿素的合成过程加入一定的催化剂，可以使转化池中的气压得到有效降低。

2 我国合成氨工业的发展历程

解放初期我国合成氨厂的规模并不大，只有两家生产的工厂，而在解放后，在国家的大力支持下，合成氨工业进入了快速发展的阶段。在1949年的时候，全国氮肥产量加起来也仅0.6万吨，而到了1982年，全国氮肥产量翻了2000倍，达到1021.9万吨，一跃成为世界上氮肥产量最高的国家之一。

近些年来，我国引进了许多年产量达到30万吨的氮肥大型化肥厂设备。而且由我国自行设计并建造的大型化肥厂也不在少数，上海吴泾化工厂就是其中一个。这些以天然气、石油、炼油气等为原料的化肥厂，不仅在生产中能量损耗低、产量高，而且技术和设备都很先进，达到了国际一流水平。

3 不同原料生产合成氨和尿素的效益比较

煤、油、气三种原材料生产尿素的成本不尽相同，从市场價格来看，煤炭的价格最低，但效率低下，而且污染严重；石油和天然气的价格不相上下，但石油的车间成本高于天然气，而且国家对尿素的价格有一定的限制，又考虑到农民的经济承受能力，因此只有以天然气为原料合成氨和尿素的方案才切实可行。根据市场价格来看，以天然气为原料合成氨和尿素比以煤炭、渣油为原料合成氨和尿素成本低约300到400元每吨。以天然气为原料合成氨和尿素成本高的主要原因在于投资额大。因此走天然气为原料合成氨和尿素的路线，不仅可以加大我国天然气原料应用的比重，也是朝国际化发展的趋势。采用以天然气为原料合成氨和尿素，可以使国家节省几百亿元的资金用于农田水利建设以及农产品加工，使整个农村经济盘活，从而带动占我国大部分人口的农村发展，使我国成为一个国富民强的农业大国。

4 结束语

综上所述，在能源日益紧缺和氮肥需求量日益增加的今天，大型氮肥厂需要不断改善加工技艺，通过对不同原料合成氨及尿素的效益分析，从中找出合成效益最大的办法和原料，从而使大型氮肥厂在能源紧缺的今天稳步持续发展。

参考文献：

[1]黄新会，蒋金宝，杨学智.焦炉气替代天然气生产合成氨工艺初探[J].大氮肥，2011，34（3）：145-147.