宋棟東

（山西金象煤化工有限責(zé)任公司，山西 晉城 048400）

引言

在供給側(cè)改革的基礎(chǔ)上，綜合實(shí)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，推動(dòng)了我國(guó)化工產(chǎn)品的發(fā)展。當(dāng)前，對(duì)化學(xué)制品的需求是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。因此，在工業(yè)中發(fā)展合成氨生產(chǎn)技術(shù)顯得尤為重要。然而，目前我國(guó)合成氨生產(chǎn)過(guò)程中存在著許多問(wèn)題，其中包括能耗問(wèn)題。如何改進(jìn)現(xiàn)代化的合成氨生產(chǎn)技術(shù)，一直是人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。在工業(yè)中，合成氨技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，要求進(jìn)一步完善其技術(shù)指標(biāo)，完善生產(chǎn)設(shè)備。我國(guó)合成氨的主要原材料來(lái)自原油，但由于我國(guó)原油資源日益枯竭，需要對(duì)上游的合成氨進(jìn)行替代，以降低能耗，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)生態(tài)的優(yōu)化

1 我國(guó)合成氨工藝技術(shù)的現(xiàn)狀

合成氨技術(shù)是20 世紀(jì)初發(fā)展起來(lái)的，它最初是用來(lái)制造炸藥的，后來(lái)被用來(lái)制造戰(zhàn)爭(zhēng)，而現(xiàn)在，它的主要應(yīng)用領(lǐng)域是濃縮和現(xiàn)代化的化學(xué)。我國(guó)的合成氨生產(chǎn)技術(shù)是在20 世紀(jì)30 年代發(fā)展起來(lái)的，現(xiàn)已躋身于世界上最先進(jìn)的合成氨生產(chǎn)技術(shù)行列[1]。我國(guó)已掌握了大量的合成氨原料，如采用煤、天然氣、油田等多種原料，均能達(dá)到合成氨的目的。目前，國(guó)內(nèi)的合成氨產(chǎn)量已基本滿足人民的生活需要，年生產(chǎn)能力約為4 500 萬(wàn)t，在世界范圍內(nèi)具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)內(nèi)的合成氨設(shè)備在國(guó)際上也是數(shù)一數(shù)二的，到現(xiàn)在為止，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有30 多個(gè)大型的合成氨廠，50 多個(gè)中型的，700 多個(gè)小型的。年產(chǎn)合成氨達(dá)1 000 萬(wàn)t，中型合成氨廠年產(chǎn)500 萬(wàn)t，小型合成氨廠年產(chǎn)3 000 萬(wàn)t。這些合成氨廠都是按照原料來(lái)劃分的，大型的合成氨廠以天然氣為原料，中等規(guī)模的則是以煤炭和焦炭為主，而在小型的設(shè)備中，則有100 多臺(tái)尿素[2]。

2 簡(jiǎn)要概述合成氨的工藝流程

2.1 制作原料氣的過(guò)程分析

在合成氨生產(chǎn)初期，必須先進(jìn)行原料氣體的生產(chǎn)。整個(gè)過(guò)程，都是以煤炭和焦炭為原料，整個(gè)過(guò)程都是以物理的方式進(jìn)行的。但是，在氣化生產(chǎn)過(guò)程中，存在著大量的氫、氮等雜質(zhì)。另外，利用非催化部分氧化技術(shù)來(lái)生產(chǎn)原料氣體，也是一種新的研究思路。利用該工藝，可以在原料氣中高效地得到合成氨的原料。隨著科技進(jìn)步，通常采用二次蒸餾技術(shù)從氣態(tài)氫氣中萃取合成氨。合成氨生產(chǎn)流程圖，如圖1 所示。

圖1 合成氨生產(chǎn)流程圖

2.2 進(jìn)一步提純出原料氣的過(guò)程探究

首先，將純氫氣合成后，利用壓力機(jī)進(jìn)行加壓，再利用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┻M(jìn)行催化，最終得到合成氨。在采用壓力壓氣機(jī)時(shí)，按壓力大小將其劃分為高、中、低三種。高壓制取合成氨的效率更高，同時(shí)還可以對(duì)原料氣體中的氨水進(jìn)行準(zhǔn)確的脫除。中壓工藝雖然也能達(dá)到高壓制程的效果，但中壓制程是當(dāng)前合成氨生產(chǎn)中應(yīng)用最多的技術(shù)之一，它的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性都很好。在合成氨生產(chǎn)過(guò)程中，低壓工藝具有操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。氨合成技術(shù)是合成氨生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.3 合成氨工藝中存在的問(wèn)題分析

在合成氨生產(chǎn)的過(guò)程中，存在的主要問(wèn)題是：國(guó)內(nèi)沒有完善的合成氨生產(chǎn)體系；合成氨生產(chǎn)過(guò)程中，大量的資源被浪費(fèi)，造成了能源短缺；合成氨生產(chǎn)工藝中，不能保證多種能源的供應(yīng)；由于技術(shù)上的陳舊和傳統(tǒng)，限制了合成氨的產(chǎn)量。

3 加強(qiáng)對(duì)合成氨工藝技術(shù)的改造措施研究

3.1 提高和改善氨分離技術(shù)

目前的社會(huì)，有關(guān)氨的分離技術(shù)很少，大多采用水吸附和凝結(jié)分離的方法，結(jié)合氨的特性。用于分離氨的主要設(shè)備是氨分離機(jī)。采用該設(shè)備可以在一定程度上降低氨分離時(shí)的各種問(wèn)題，降低能耗，降低各種資源的浪費(fèi)。同時(shí)，本工藝還可以提高氨的純度，從而為工業(yè)生產(chǎn)提供了可靠的基礎(chǔ)。

3.2 對(duì)造氣工段技術(shù)的改造

在造氣站的技術(shù)改造中，必須采用各種高科技手段，以實(shí)現(xiàn)其改造效果。首先，采用液壓危機(jī)控制與監(jiān)控技術(shù)，可以對(duì)高爐運(yùn)行狀態(tài)和周邊作業(yè)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整工藝參數(shù)，提高生產(chǎn)效率。其次，對(duì)廢熱回收技術(shù)進(jìn)行了充分的利用，因?yàn)樵谏a(chǎn)氨氣時(shí)，產(chǎn)生了大量的廢熱，如果不加以利用，將會(huì)造成資源的浪費(fèi)。所以，采用這種技術(shù)可以有效地提高資源的利用率。最后，采用全自動(dòng)加焦機(jī)技術(shù)，可以大大縮短生產(chǎn)周期，達(dá)到最大限度地利用能量，降低各種能耗。同時(shí)，也可以確保生產(chǎn)的安全。另外，通過(guò)人爐蒸汽品質(zhì)改善技術(shù)，可以達(dá)到優(yōu)化人爐蒸汽的品質(zhì)，保持爐溫最佳，提高合成氨的產(chǎn)量[3]。

3.3 廢水循環(huán)使用技術(shù)改造

在節(jié)能合成氨生產(chǎn)過(guò)程中，許多企業(yè)都會(huì)采用碎煤屑，以減少合成氨的生產(chǎn)成本。煤渣在燃燒時(shí)，或多或少都會(huì)產(chǎn)生一定的水份，而這些水份的存在，使得生產(chǎn)部門很難將煙塵和焦油進(jìn)行有效的分離。這會(huì)對(duì)合成氨的生產(chǎn)造成一定的影響，甚至造成合成氨管路的阻塞，從而造成生產(chǎn)中的大量熱量損失。在合成氨工藝中，若能改進(jìn)污水回收處理技術(shù)，將能有效地降低合成氨生產(chǎn)中的某些不必要的能耗，從而提高合成氨的生產(chǎn)效率。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在污水回收系統(tǒng)中設(shè)置了氣浮設(shè)備，降低了浮選物的含量，提高了生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行效率。廢水循環(huán)技術(shù)工作流程圖，如圖2 所示。

圖2 廢水循環(huán)技術(shù)工作流程圖

4 探究分析合成氨工藝的未來(lái)發(fā)展前景

根據(jù)以上分析，可以得出合成氨生產(chǎn)的基本原則，在未來(lái)幾年內(nèi)不會(huì)有任何改變。今后合成氨生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向是：合理的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

4.1 促進(jìn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的規(guī)劃

合成氨工藝因使用溫度高、壓力大，能耗大，在生產(chǎn)成本中所占比例較大。因此，在合成氨生產(chǎn)中，節(jié)能是一個(gè)必須予以重視的問(wèn)題。此外，若繼續(xù)采用天然氣作為原料，生產(chǎn)成本將難以下降。選用煤系原料，能減少生產(chǎn)成本。若要使用煤系原料，則應(yīng)對(duì)其進(jìn)行改造，研制相應(yīng)的研究?jī)x器，以提高合成氨的產(chǎn)量，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 合理替換原材料產(chǎn)出架構(gòu)

就生產(chǎn)條件而言，可以采用多聯(lián)產(chǎn)的方法，將合成氨生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)流程進(jìn)行合理整合，取代原來(lái)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。為了提高合成氨廠的效率，提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)能力。此外，全球石油儲(chǔ)量不斷下降，為了解決原料短缺，需要尋找一種科學(xué)的原料。

4.3 大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保型生產(chǎn)

根據(jù)我國(guó)目前的實(shí)際情況，應(yīng)采取節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的方針，這是今后合成氨發(fā)展的必然趨勢(shì)。在合成氨生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)多種不同的生產(chǎn)雜質(zhì)。為了盡可能地減少副產(chǎn)品中的雜質(zhì)，必須對(duì)整個(gè)合成氨生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和監(jiān)控，從而達(dá)到節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)、無(wú)污染的目的[4]。

4.4 合成氨工藝技術(shù)規(guī)模的改變

隨著合成氨技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的合成氨技術(shù)將會(huì)向大型、集成、自動(dòng)化方向發(fā)展，從而達(dá)到節(jié)能、減排的目的，而目前國(guó)內(nèi)以煤、油為原料的合成氨技術(shù)，其能耗水平還有待進(jìn)一步提高。在我國(guó)現(xiàn)有的合成氨生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)和開發(fā)中，人們關(guān)心的焦點(diǎn)是技術(shù)流程和合成氨裝置的優(yōu)化。要實(shí)現(xiàn)合成氨生產(chǎn)技術(shù)的節(jié)能降耗，必須在技術(shù)、裝備等方面進(jìn)行進(jìn)一步的發(fā)展。

4.5 核心原料整改達(dá)到節(jié)能的效果

雖然國(guó)家在許多方面都在不斷的發(fā)展，但是能量的消耗卻是無(wú)法避免的，當(dāng)我們的研究表明，石油的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)非常低的程度，這就需要對(duì)合成氨的技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，比如從原材料變成汽油，再?gòu)奶烊粴庾兂扇剂希購(gòu)娜剂献兂擅禾?，通過(guò)對(duì)原料的調(diào)整，可以有效的降低生產(chǎn)成本，增加合成氨技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4.6 減少加工過(guò)程中的副產(chǎn)物排放達(dá)成減排的效果

隨著國(guó)家的發(fā)展和進(jìn)步，各種技術(shù)的發(fā)展都必須遵循節(jié)能減排的方針，而降低排放也是合成氨技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。為了降低合成氨生產(chǎn)技術(shù)在生產(chǎn)中產(chǎn)生的無(wú)用廢料等，實(shí)現(xiàn)最終減排目標(biāo)，必須在今后的發(fā)展進(jìn)程中不斷提升合成氨工藝技術(shù)的自我凈化能力。

4.7 提升合成氨的裝置性能和工藝技術(shù)

要想讓一種技術(shù)更上一層樓，達(dá)到更好的效果，就必須要不斷的改進(jìn)合成氨的技術(shù)，這就要求技術(shù)人員必須要不斷的提高自己的技術(shù)水平，降低自己的操作失誤造成的損失。其次，要定期檢查合成氨生產(chǎn)過(guò)程設(shè)備，以降低因機(jī)械失效而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，要改善合成氨設(shè)備的性能，必須對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，而當(dāng)前我國(guó)正處在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，各種行業(yè)都采用了先進(jìn)的技術(shù)，因此，合成氨技術(shù)也應(yīng)當(dāng)加大對(duì)其技術(shù)的利用。

5 結(jié)語(yǔ)

合成氨技術(shù)是一種特殊的技術(shù)，在我們的工作、生活中都是不可或缺的，我們的合成氨技術(shù)雖然在國(guó)際上已經(jīng)很成熟了，產(chǎn)量也在國(guó)際上是數(shù)一數(shù)二的，但要滿足國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)和化工的要求，還是要繼續(xù)發(fā)展下去，特別是在全球能源還很缺乏的情況下，必須要做到最大限度的符合節(jié)能減排的理念。通過(guò)技術(shù)進(jìn)步、設(shè)備優(yōu)化、技術(shù)水平的提高，提高企業(yè)整體技術(shù)水平，促進(jìn)合成氨生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。