合成氨装置节能降耗分析

包凯安

摘要：本文就合成氨装置的节能降耗措施进行分析，论述了吹风气回收系统、膜分离提氢系统、无动力氨回收系统、变压吸附闪蒸气回收系统等设备的节能降耗策略，就电动机功率因数、智能节电装置的安装、高压大功率节电装置的应用等方面分析了合成氨装置的节电措施，并探究了在温度与水碳比控制、压缩机出口压力控制、空阀内漏问题的控制等合成氨装置操作过程中节约合成氨装置能耗问题的相关举措。

关键词：合成氨;节能降耗;改进措施

引言：节能降耗是工业生产中的重要话题。氨是主要的化工产品之一，其是制作化学肥料、相关化学制剂、制冷剂等的重要原料。在我国，合成氨技术通过不断的探索与实践，已经使得氨的生产量以及生产效率大幅提升，但在实践的过程中，无论是合成氨装置的相关组件还是对于电能的消耗，均成为了合成氨过程中造成能源损耗的重要方面。因此，对于合成氨装置的节能降耗研究具有极大的现实意义。

1.合成氨相关组件的节能降耗措施

1.1吹风气回收系统

吹风气回收系统在长期的使用过程中会出现炉内挂灰、炉内正压等问题，影响其正常运行。就吹风气回收系统，需要在以下方面进行改进：（1）以折流式的措施对于燃烧室内原格子砖蓄热层进行改进，避免其被炉灰阻塞，并借此减轻其实际运作过程中的阻力，提升装置的储热程度;（2）配置蒸汽吹扫系统，并执行定期的清洁，对于换热管表面的挂灰沉积进行吹扫，以此来规避实际应用过程中的挂灰问题，强化换热效果（3）以卧式对于原有的立式低空换热器进行改造，避免挂灰、积灰等现象的出现，进而强化系统的换热效果;（4）可以应用Y4-73NO8D型吹风气回收系统中的引风机，更换原有的引风机，进而提升系统工作过程中的引风量级^[1]。

1.2膜分离提氢系统

在生产过程中主要以天然气部分氧化尾气为原料生产合成氨，由于传统的膜分离提氢装置一般对于原料气的处理能力不高，并且氢气的回收率较低，使得设备在长年的运行后，需要通过有效的改进措施，来提升设备节能降耗性。为此，需要通过新设备的购置来替代原有的变压吸附提氢装置，新装置的规格可以设置为每小时2500立方米。应用PLC触摸式计算机操控系统作为此系统的整体控制系统，提升实际操作过程中的便捷程度。在进行设备的更换后，可以在保证双氧水制备基础氢气之上，促进氢气的有效回收，形成循环利用的体系，进而提升设备的综合降耗效能。

1.3无动力氨回收系统

在氨水制取后的余热回收阶段，通常会面临回收效益差、运作能耗大的现象。为此，需要就膜分离提氢系统进行改造。可以在膜分离提氢系统内新增加一套无动力氨回收系统，利用换热器对于液氨贮槽的驰放气进行降温，通过分离冷凝操作使得气氨分离，使之转化为液氨。最后，通过换热器的运作，引导气氨走向冷凝环节，并将反应形成的尾气转向燃烧炉。在经过上述改造后，可以在保证合成氨的量级有效提升的基础上，回收液氨与气氨，强化合成氨装置的有效能源转化率，进而强化系统的能源循环利用能力。

1.4变压吸附闪蒸气回收系统

變压吸附闪蒸气回收系统的应用在长期的运作过程中，会造成变压吸附脱碳以及碳丙脱碳在不同程度上出现排入空气的现象，进而造成原料的损失以及生产中必不必要的能源流失。为此，在改造的过程中，要充分考量原料的可回收利用性。可以在生产的过程中，利用变压吸附氢回收装置，对于碳丙脱碳闪蒸汽以及变压吸附装置进行引导，使之可以在应用之后，一部分回到压缩机入口，进而避免实践过程中气体的浪费，提升资源的回收利用率，提升原料煤的使用率。通过以上改造，可以提升设备运作过程中，对于气体的回收，降低原料的无端浪费，进而有效提升设备对于原料的回收能力。

2.合成氨装置的节电措施

2.1提升电动机功率因数

为保证合成氨装置的节电性，需要通过电机功率因数的提升，来减少电动机与变压器的能耗，进而避免在设备应用过程中无功电流的产生，减少电缆以及供电线路的电力损耗。例如：可以通过高压电容自动补偿装置的配置，提升系统运行过程中的功率因数，进而优化设备运行过程中的有功功率使用，减少无功损耗。因此，在设备的应用过程中，首先应该进行考量的就是对于电能损耗的规避与降低，使之控制在合理的范围之内，进而提升设备应用的针对性，避免电能的无端损耗^[2]。

2.2适配智能节电装置

随着信息化技术的应用程度不断加深，在合成氨装置应用的过程中，需要通过智能化设备的应用来降低系统运作过程中的电能损耗，提升节能操作的效率与质量。尤其是针对电能负荷较大的设备而言，需要通过智能节电器的安装，形成对于各用电阶段的系统性数据收集，避免相关设备对于电能的损耗，提升生产过程中的节能效率。此外，通过数据的收集，可以发现用电较大的设备，完善合成氨装置的节电效能。

2.3应用高压大功率节电装置

为保证生产过程中的节电效率，可以利用高压大功率的节电装置来加深实际运作过程中的节电效能。由于在生产的过程中，系统有极大一部分的电能是消耗在高压大功率的设备中，因此，对于这类设备的改良就成为节能降耗过程中的重要环节。需要通过对于设备耗电量的实际考察，借助于数据的收集与整合，形成数据的比对性分析，进而针对于耗电情况进行设备的改进，可以通过在一个高压大功率装置中应用节电装置来检验其节电效果，若实际情况良好，可以考虑加大应用范围，进而通过推广，使之发展为高压节电领域中的重要技术。

3.合成氨装置操作过程的节能降耗措施

3.1控制生产温度与水碳比

在生产操作的过程中，需要按照标准化的操作流程，践行规范化的操作技术，以此来降低生产过程中对于能源的消耗。为此，需要就合成氨的实际生产环节，对于生产过程中的温度与水炭比进行有效控制，加深对于炉内出口温度的监控，降低内部烟气残氧，逐步提升生产过程中对于水碳比的控制能力。例如：通过对于水碳比的控制，可以降低生产过程中的燃气损耗，节约出的燃气可以弥补炉出口提温所需要的燃气，进而提升炉内的甲烷转化率，避免能源的损耗。

3.2改善氨压缩机出口压力

为保证对于氨压缩机出口压力的有效改良，需要通过对于单元系统的优化，提升低压蒸汽的产气量，并最大程度的对于氨压缩机出口压力进行控制，使其在标准的框架下逐步降低，减少氨压缩机透平的高压蒸汽消耗。以此利用实时的监控，减少能源在合成氨过程中的损耗，提升燃气利用率，强化操作的规范化程度，通过节能措施的优化，提升生产效率，落实集约化生产理念。

3.3规避放空阀内漏问题

空阀内漏问题会降低生产动力，并且会加深能源的损耗，需要通过多部门的配合，应用PV1004整阀设备对于阀门的内漏情况进行控制，降低空阀内漏的持续时间，进而将节能降耗理念贯彻于生产的各环节中。例如：影响燃气透平燃空比高位运行的因素有很多，天然气中夹带的凝析油在燃气透平烧嘴的涡流器中结焦，堵塞烧嘴，是其中一种情况。需要更换新烧嘴等措施来减低不良情况对于生产的影响^[3]。

结论：综上所述，为保证合成氨过程中，有效地降低合成氨装置的能耗，需要通过践行节能降耗的理念，对于合成氨装置的相关设备进行改进，并通过持续的探索，探究生产操作以及设备运用过程中的节能降耗措施，进而将可持续发展理念落实到氨生产的各个环节，在保证生产效能的同时，降低生产成本，避免无端的能源损耗，践行绿色发展理念，有效提升合成氨生产过程中的集约性与可持续发展性。

参考文献：

[1]诸兵，宁静.合成氨装置节能降耗措施分析[J].化工设计通讯，2020，46（03）：6+16.[2]张伟.合成氨装置节能降耗探究[J].化肥设计，2019，57（06）：38-41+55.[3]王刚.合成氨装置节能降耗控制措施[J].化工设计通讯，2019，45（03）：9-10.