氮肥企業(yè)原料路線“改煤”之我見

張金陽 ， 翟學(xué)偉 ， 毛運(yùn)秋 ， 張雅坤

(中化化肥有限公司 ， 北京100031)

摘要：簡要分析了我國氮肥行業(yè)原料的構(gòu)成現(xiàn)狀，對我國氮肥原料路線調(diào)整的基本情況進(jìn)行了說明，重點(diǎn)就以無煙煤為原料采用常壓固定層間歇?dú)饣夹g(shù)的傳統(tǒng)中小氮肥企業(yè)原料路線調(diào)整經(jīng)驗(yàn)及注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述，指出中小氮肥企業(yè)完全可以通過“煤改”實(shí)現(xiàn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：氮肥 ； 原料路線 ； 調(diào)整

中圖分類號：TQ441文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收稿日期：2014-11-12

作者簡介：張金陽(1971-)，男，高級工程師，從事煤化工技術(shù)研發(fā)、行業(yè)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我國氮肥行業(yè)基本情況及原料構(gòu)成

2013年我國共生產(chǎn)化肥7 153.7萬t(折純量，下同)，較2012年增長4.89%，產(chǎn)量首次突破7 000萬t，創(chuàng)歷史新高。全年生產(chǎn)氮肥4 927.46萬t，比上年增長5.87%。

按照中國氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)的相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，截止2012年底，我國合成氨產(chǎn)量中，以煤、天然氣、油和焦?fàn)t氣為原料的比重分別為76.22%、21.86%和1.92%；尿素產(chǎn)量中，以煤、天然氣、油和焦?fàn)t氣為原料的比重分別為69.75%、27.80%和2.45%。而以煤為原料的氮肥企業(yè)多數(shù)以使用無煙煤為主，占比在85%以上。

2我國氮肥原料路線調(diào)整情況

氮肥原料路線結(jié)構(gòu)調(diào)整，顧名思義就是現(xiàn)有的氮肥生產(chǎn)企業(yè)對合成氨生產(chǎn)原料進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)入新世紀(jì)，我國“缺油少氣相對富煤”的資源稟賦和能源市場的特點(diǎn)，決定了化肥企業(yè)如不進(jìn)行原料路線結(jié)構(gòu)調(diào)整，以粉煤替代無煙塊煤和石油、天然氣，必將面臨不斷上漲的價(jià)格壓力，甚至?xí)虼嗣媾R被淘汰的危險(xiǎn)。因此，油改煤、氣改煤漸成趨勢。

氮肥原料路線“改煤”的結(jié)構(gòu)調(diào)整分為廣義和狹義兩類。廣義的調(diào)整包括所有的氮肥企業(yè)，這其中就包括以石油(主要是渣油和石腦油)和天然氣為原料的大氮肥企業(yè)進(jìn)行的“改煤”。目前已有包括中石化南化公司氮肥廠、中石化湖北化肥分公司、中石化巴陵分公司洞庭氮肥廠、中石化安慶分公司在內(nèi)的8家油頭尿素企業(yè)改為煤頭原料，并采用新型煤氣化技術(shù)；部分以天然氣為原料的氮肥企業(yè)，如河南能源化工集團(tuán)旗下中原大化公司、中海石油化學(xué)旗下內(nèi)蒙古天野化工公司也正在計(jì)劃改為以煤為原料。這些企業(yè)主要是中石化旗下的氮肥企業(yè)，最早都是以石腦油為原料，后因?yàn)橛蛢r(jià)大幅上漲，生產(chǎn)成本與煤頭、氣頭尿素企業(yè)相比完全無法競爭，被迫進(jìn)行“油改煤”的。

狹義的調(diào)整則僅僅包括原來以無煙煤為原料并采用常壓固定層間歇?dú)饣闹行〉势髽I(yè)。這些企業(yè)建廠初期大多采用間歇式固定床煤氣化技術(shù)，以無煙塊煤為原料，因?yàn)殡S著煤炭行業(yè)機(jī)采率的提高，近幾年的塊煤率已經(jīng)降至20%左右，還有進(jìn)一步下降的可能。同時(shí)由于無煙煤僅占我國煤炭總產(chǎn)量的18%，全國無煙煤供應(yīng)非常緊張。隨著能源價(jià)格的大幅上漲，這些企業(yè)在面臨日益嚴(yán)峻的煤炭供應(yīng)形勢的同時(shí)，還面臨生產(chǎn)成本持續(xù)上升的困境，大部分企業(yè)一直處于虧損邊緣。這部分企業(yè)原料技術(shù)路線改造的核心是煤氣化工藝的替代升級。采用粉煤加壓氣化爐、新型水煤漿氣化爐等先進(jìn)煤氣化技術(shù)，與固定床煤氣化技術(shù)相比，新型煤氣化技術(shù)在節(jié)能環(huán)保方面具有不可比擬的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的常壓固定床氣化爐相比，在相同煤種原料下，先進(jìn)煤氣化技術(shù)可使合成氨的噸產(chǎn)品能耗平均降低0.22 t標(biāo)準(zhǔn)煤；在高溫達(dá)到1 400 ℃的氣化溫度下，采用新型煤氣化爐，有機(jī)污染物將完全被分解，煤種適應(yīng)范圍也大大拓寬。特別是目前煤炭價(jià)格進(jìn)入下行通道，預(yù)計(jì)在未來相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)大幅反彈的可能性已不復(fù)存在。這對正在進(jìn)行和準(zhǔn)備進(jìn)行原料路線“改煤”的企業(yè)來說更為有利。

2原料結(jié)構(gòu)調(diào)整注意事項(xiàng)

氮肥企業(yè)進(jìn)行原料路線結(jié)構(gòu)調(diào)整，核心裝置都是其氣化部分。經(jīng)過近10年的努力，我國氮肥產(chǎn)業(yè)原料路線結(jié)構(gòu)調(diào)整取得重大進(jìn)展，目前已建成和在建的水煤漿加壓氣化裝置有66臺(tái)，合成氨能力已達(dá)706萬t；干煤粉加壓氣化裝置有36臺(tái)，合成氨能力已達(dá)792萬t，其中42%已建成。

這方面的典型企業(yè)是以河南心連心化肥有限公司、魯西化工集團(tuán)股份有限公司、江蘇靈谷化工有限公司為代表的一批曾經(jīng)的小氮肥企業(yè)。經(jīng)過實(shí)施原料路線結(jié)構(gòu)調(diào)整，這些企業(yè)的尿素產(chǎn)能均突破100萬t，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)從規(guī)模小、能耗高、技術(shù)落后到大型化、低能耗、裝備和水平國內(nèi)領(lǐng)先的華麗轉(zhuǎn)身。

再以江蘇靈谷化工有限公司為例，其年產(chǎn)45萬t合成氨、80萬t尿素的原料路線結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目采用了水煤漿連續(xù)氣化、低溫甲醇洗、低壓合成、動(dòng)力透平驅(qū)動(dòng)等先進(jìn)工藝技術(shù)，使公司在生產(chǎn)規(guī)模、原料線路、動(dòng)力結(jié)構(gòu)、氣化效率、自動(dòng)化程度、節(jié)能減排方面實(shí)現(xiàn)了重大的轉(zhuǎn)型升級。四噴嘴對置式氣化裝置的應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了連續(xù)制氣，而且使原料煤的氣化效率達(dá)到95%以上；壓縮機(jī)動(dòng)力透平驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用，用蒸汽替代了電能，電耗大幅下降，單位合成氨綜合能耗大幅下降，由2005年的1 598 千克標(biāo)準(zhǔn)煤/t下降到1 429 千克標(biāo)準(zhǔn)煤/t。目前江蘇靈谷已確定實(shí)施第二個(gè)大化肥項(xiàng)目，即年產(chǎn)45萬t合成氨、65萬t尿素新型煤氣化技改項(xiàng)目，總投資20億元，仍采用先進(jìn)的水煤漿氣化技術(shù)，該項(xiàng)目計(jì)劃于2014年底建成投產(chǎn)，屆時(shí)，企業(yè)原有落后產(chǎn)能將全部淘汰，形成年產(chǎn)尿素160萬t的先進(jìn)產(chǎn)能。

氮肥企業(yè)進(jìn)行原料路線結(jié)構(gòu)調(diào)整并不是簡單的“推倒重來”和“以新代老”，所面臨的最大問題應(yīng)該是與現(xiàn)有生產(chǎn)裝置的銜接，這個(gè)問題處理和解決不好就有可能導(dǎo)致改造工作的“前功盡棄”。

由于氮肥企業(yè)原料路線結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要內(nèi)容是“以新代老”，多數(shù)企業(yè)為了最大限度節(jié)約投資會(huì)對原有裝置的部分設(shè)備進(jìn)行“再利用”，但由于原有裝置在設(shè)計(jì)壓力、裝置能力特別是氣體成分方面差異明顯，如果不能進(jìn)行合理匹配就會(huì)出現(xiàn)問題，最嚴(yán)重的情況是原有的設(shè)備不僅未能很好地得到利用，反過來卻對新建系統(tǒng)的“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”(安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì))運(yùn)行構(gòu)成威脅、帶來隱患，甚至?xí)斐筛脑旃ぷ鞯氖　?/p>

要杜絕以上問題的出現(xiàn)，確保原料路線結(jié)構(gòu)調(diào)整完成后系統(tǒng)能夠順利投運(yùn)并盡快發(fā)揮投資效益，就要求企業(yè)在進(jìn)行項(xiàng)目可行性研究及方案確定階段對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行“全面診斷”，對新建裝置與現(xiàn)有裝置進(jìn)行全面的物料和能量平衡，對于部分重新利用價(jià)值不大的設(shè)備要下決心予以淘汰。在整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過程中可以按照“一次規(guī)劃、分步實(shí)施”的原則統(tǒng)籌考慮原有設(shè)備的全面利用問題，真正做到新建裝置與原有裝置(設(shè)備)的“無縫銜接”，只有這樣才能有效化解原料路線結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，確保項(xiàng)目一次開車成功并在較短時(shí)間內(nèi)“達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)”。

3結(jié)語

通過“量體裁衣”，我國傳統(tǒng)的中小氮肥企業(yè)完全可以結(jié)合自身特點(diǎn)加快原料路線結(jié)構(gòu)調(diào)整并通過“煤改”實(shí)現(xiàn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，走出一條以節(jié)能減排為核心內(nèi)容的可持續(xù)發(fā)展之路。在實(shí)現(xiàn)自身發(fā)展壯大的同時(shí)為我國的化肥工業(yè)發(fā)展乃至糧食安全做出新的貢獻(xiàn)。