合成氨工艺分析与节能改造分析

梁小忠

摘 要：我国社会经济的不断进步，化工行业也得到了长足的发展。其中，氨的应用也越来越广泛，因而，对合成氨的相关生产工艺要求也越来越高。本文从合成氨工艺流程分析的角度出发，提出合成氨工艺的节能改造相关对策，旨在为合成氨工艺的稳定发展提供参考。

关键词：合成氨;工艺分析;节能改造

引言：

由于氨在不同领域的广泛应用，使合成氨的生产工艺得到了显著的提高，为满足工艺优化以及技术节能改造的相关要求，需要对合成氨工艺流程进行分析与了解，通过改良生产工艺设备等方式，有效降低合成氨的生产成本，提高其节能环保水平的同时，提升其社会效益。

一、合成氨工艺流程分析

（一）获取原料气

原料气的制取是制作合成氨的重要环节。制取方式各种各样，现有技术条件下，通常通过煤炭、天然气等能源中获取合成氨的原料气。除此之外，重质油也是获得原料气的重要途径。不同材料在制取原料气时需要方式也不同，其中，需要关注的重点在于：第一，原料气进行制取时，保证原料抽取的温度符合相关化学反应的需求，满足温度要求后与水蒸气结合产生相关反应，进而得到合成气体。第二，制取原料气若选择固体焦炭类原材料时，需要通过固体燃烧的方式获取合成气体。第三，若选择渣油类物质制取原料气，则要选择非催化部分的物体，并通过相应的氧化法获取合成气体。第四，石油原料进行制取原料气时，通常选用二段蒸汽环化法[1]。

（二）净化原料气

合成氨的制取生产过程中，需要重视净化原料气环节。对于操作作业人员来说，合成氨的制取过程中，要将原料气净化的各环节进行严格把控，防止在制取过程中得到的气体纯度不够等现象。合成氨的制取生产过程中，需要依据具体的实际情况，将原料气转化为一氧化碳。煤气会产生大量的一氧化碳，氨的合成则需要充足的水蒸气，此时才能将一氧化碳有效转化为氢气或者是二氧化碳。若省略该环节，将合成氨直接转化为一氧化碳或二氧化碳，则增加了合成氨的工艺难度，增加制取生产成本，提高了能源消耗的能力。因此，需要在该环节中，首先将原料气进行转化为一氧化碳，保证合成氨工艺的环保高效。对合成氨进行相关脱碳脱硫操作，选用方式通常为物理与化学吸收方式。为避免因催化剂的使用导致工作人员在实际操作中出现中毒现象，因而需要对原料进行脱碳和脱硫，目的在于保护工作人员的生命安全以及合成氨能够正常的生产与制取。与此同时，需要注意的是，为了在后期能为纯碱和尿素制作提供原材料，工作人员在脱碳操作过程中需要加强二氧化碳气体的回收。该操作能够有效实现能源的重复利用率，节省生产成本的同时，达到节能减排的目的。脱硫操作通常有干、湿两种方式，干法脱硫的工艺相对复杂，原因在于干法脱硫主要利用固体脱硫剂，虽能满足脱硫条件但在脱硫过程中无法实现脱硫剂的再生。所以，该方式主要用于精脱硫。湿法脱硫可以通过光化学溶液进行脱硫，干脱硫的方式能够实现脱硫剂的再生，因而可以用于粗脱硫，其工艺较为简单。

（三）合成氨分析

合成氨在整个生产工艺中的作用十分重要，无论是原料气的制取还是原料气的净化，最终目的在于实现氨物质的有效合成。利用氢气与氮气的混合，并发生相应的化学反应，进而实现氨的形成。因此，在原料气的制取与净化环节实现的是保证氨的质量与纯度达到相应的标准。混合气体合成氨的过程中需要对相关气体进行压缩，进而将气体中多余的油有效进行排出。在对气体进行加热后，将所合成的气体进行氨气的分离。最后排出合成氨中不需要的气体。在具体氨合成的环节中需要注意的是，工作人员需要严格的依据合成氨的施工工艺流程进行制取，操作步骤需要符合标准。并对温度进行严格的把控，无论是提高温度或高压状态都需要积极利用催化剂在此过程中起到催化、辅助的作用。在合成氨的制取生产过程中，有效利用氮气和氢气的循环提高合成氨中的氨含量，保证其含量能够符合国家标准。

二、合成氨工艺的节能改造对策

（一）优化造气工段技术

合成氨工艺生产过程中，能源消耗过大，且生产成本较高，因而，需要对其进行节能改造，才能使其减少能源消耗，进而提高企业的经济效益。因此，可以在合成氨工艺的造气工段，积极引入自动加焦机技术，不仅能够有效节省能源资源，更由于其具有良好环保性能，帮助企业减少生产的成本。提高合成氨生产的安全性。采用煤气余热回收技术能够通过使用相应的回收设备，合成氨工艺中产生的余热进行有效的回收并利用的方式，提高资源的利用效率，发挥良好的节能效果。炉况检测与油压微机控制技术的使用，使企业资源能够实现合理、科学的分配，对造气炉的运行情况以及周边的环境进行全方位、立体式的实时监控。无论在生产过程中发生任何异样问题，都能及时在第一时间进行发现并进行处理，确保合成氨生产活动的有序进行，避免能源浪费现象以及高消耗、高排放等。合成氨的生产过程中，通过集中式的高效洗气塔降低生产系统的运行阻力，减少废水和冷却水的产生。吹风余热回收技术利用集中式燃烧炉回收技术，对相关余热信息进行有效的回收与利用，提高能源资源的利用率，提高合成氨的生产效率。利用高效静电除焦技术提升氨气的脱硫效率和脱硫质量，有效延长压缩机的使用寿命。因而，在合成氨的实际生产制取过程中，该项技术通常被用于清洗塔以及氨气脱硫的中间环节中[2]。

（二）废水循环处理技术

合成氨工艺制作过程中为降低生产成本，提高企业的经济效益，原料多使用的是碎煤渣，导致合成氨在生产后的废水中残留着大量的粉尘、焦油等有毒有害气体。在残留的有害气体中，无论是粉尘或焦油，若想将两者从产生的大量废水中有效的分离出来，其难度较大，也容易造成合成氨管道的堵塞的问题。致使热量发生巨大的损失，合成氨的生产制取工作也无法顺利开展。针对上述现象，如果想要达到废水的有效处理，需要积极引进相应的废水循环系统，积极利用沉降的方式对生产中产生的粉尘和焦油进行合理的清除。并设置有效的气浮装置，使其经过沉降步骤后，尽量将废水中的粉尘、焦油等悬浮物质含量降到最低、废水中油物质的浓度也相应有所下降。该种方式不仅能够有效避免装置发生堵塞的情况，更能够促进生产过程中运行效率的提高。合成氨装置以天然气的部分氧化法生产乙炔的尾气作為原料，采用低耗能以及加压催化法进行氨气的合成，减少对煤炭的依赖程度，节省成本的同时，减少了污染物质的产生，从而降低了对环境的污染，因而具有一定的使用价值。

（三）改进氨分离技术

氨气的分离技术作为合成氨工艺制取工作中的最后一个环节，通过合理、科学的方式改进该环节的分离技术，不仅能使生产制取出的合成氨符合相关标准，更能减少能源、资源的浪费。例如，通过冷凝进行分离的方式，可以将氨气有效分离出来。除此之外，还能通过水吸收的方式分离氨气。两种不同的分离方式使用的主要仪器都是分离器，因而，合理使用分离器能避免在分离过程中产生能源浪费的现象，并能改变分离过程中气体的方向。有效分离氨气的同时提高氨气的纯度[3]。

结论：

综上所述，化工产品在生活中的应用愈加广泛，合成氨工艺在经济社会的发展中具有重要作用。因而，在实际的发展中，需要做好合成氨工艺的节能与改造工作，降低生产成本的同时增加企业经济效益，从而促进合成氨工艺的创新发展，实现企业的健康可持续发展。

参考文献：

[1]李观辉.合成氨生产中的废气利用与节能效益[J].化工设计通讯，2020，46（10）：1+70.

[2]张伟.合成氨生产工艺及KBR合成氨工艺分析[J].化工设计通讯，2020，46（07）：1+3.

[3]罗传武.合成氨装置高压工艺冷凝液回收系统腐蚀分析及对策[J].化工机械，2020，47（03）：390-392+396.