合成氨工艺分析及节能改造措施

赵新明，王燕

陕西陕化煤化工集团有限公司

合成氨工艺分析及节能改造措施

赵新明，王燕

陕西陕化煤化工集团有限公司

在我国工业技术水平不断提升的背景之下，合成氨工艺已经相对成熟，但其在合成过程中仍然存在生产力低下，能耗过高的问题，所以说加强对合成氨工艺流程的节能改造，不断优化其节能技术是非常有必要的。为此，笔者通过对合成氨工艺流程的系统分析，针对其在实际生产环节中所存在的问题，提出了几点具有较强针对性的节能改造措施，以供业界同仁参考。

合成氨；工艺；节能改造；生产

氨作为工业生产中主要的无机化工产品，有着极高的经济价值，合成氨工艺的完善也为工业经济的发展给以了一定的技术保障，也为化工产业的实际生产环节提供了充足的原料支持。而就现实情况来看，合成氨工艺流程虽然已经得到了推广应用，但在生产效率与能源消耗等方面仍然存在不小的问题，有很大的改进空间。为此，不少化工企业对此都制定了相应的应对措施，如设备改造以及催化剂研发等等，有效实现了对生产流程的优化，提高了合成氨的经济效益。

一、合成氨工艺流程分析

1.制备原料气

在合成氨气之前，必须完成对H2及N2原料气的制备。在制备H2时主要以石油脑、煤、天然气、焦炭等为原料，多选择高温环境与水蒸气反应的方式获取含有H2、CO等的混合气体，该制备过程也被称之为造气。在利用固体原料（如煤炭、焦炭）制备H2时，多会采用固体气化的方法，而对液体原料（如渣油）制备H2时，多选择部分氧化的方式获取相应的混合气体，而在利用气体原料等制备混合气体时，多选择二段蒸汽转化的方式来完成。而在N2制备时，由于其在空气中含量较多，所以可直接采用将空气液化的方式或其他化学方式完成。如果采用物理方法，只需要控制温度进行分离即可，可以同时分离出O2、N2两种气体。

2.净化原料气

在原料气制备完成后，应该及时完成对原料气的净化。在H2、CO混合气体净化时，由CO所占据的比例往往较高，所以可采用与原料气与水蒸气加热反应的方式，将CO转换为CO2，并以此反应为基础，提高原料气中H2的含量。由于该反应必须在高温条件下进行，所以需要消耗较多的能量。在除去原料气中的CO2时，可采用物理吸收法，也可以采用化学吸收法，该过程也就是我们常说的脱碳工序。另外，还需要完成对原料气的脱硫，该工序可采用干法与湿法两种工艺完成，前者脱硫效果较为显著，主要用在精脱之中，而后者主要用于粗脱硫。在上述工序完成后，还需要对所得原料气进行精制，可采用童颜也洗手法以及甲烷化法等，除去其中残余的CO、CO2以及H2O等。

3.合成氨气

在氨气合成的过程中，首先，需要完成对H2与N2的压缩与除油，选用两者循环流程。其次，则需要对H2与N2的混合气体进行预热，并完成合成工序。在氨气合成之后，应该及时对混合气体进行分离，并回收其中残余的H2与N2，再通过未反应气体的循环完成氨气的二次制备。在反应完成之后，则需要排除剩余的N2。最后，则需要完成对反应热的循环利用，尽可能避免对资源与能源的浪费。

二、合成氨工艺节能改造措施

就现实情况来看，国内合成氨工艺存在生产技术落后、资源与能量消耗严重、生产过程不够规范以及产能不足等现实问题，而就其中的资源与能量的消耗来看，必须加强对合成氨工艺的节能改造工作，以此在节约能源的同时，提高合成氨工艺的经济效益。而就具体的节能改造措施来看，主要可以从技术与设备两大方面入手。

1.改进造气技术与氨气分离技术

就造气技术的节能改造来看，可借助于自动加焦机技术，提高能量利用的效率，提高生产过程的安全性指标。还可以借助于信息化系统，对油压、炉况等进行动态化控制，协调好反应的时间，并针对反应情况对温度及给气量等进行动态化调控，避免能量的不必要浪费。同时，还需要加强对余热的利用工作，并对排出的废气加以收集分离。而在通入水蒸气的过程中，还应该尽可能保证其温度，以此确保水蒸汽具备较高的分解率，并维持反应炉中温度的稳定性。而就氨气分离技术的节能改造来看，可利用现今的水吸收法与冷凝分离法来完成对氨气的分离，使用氨气分离器实现对气体流向的动态化控制，将气体中的液体进行排除，以此确保氨气分离的效果。

2.改进合成氨工艺中应用的硬件设备

在造气阶段硬件设备的改进时，可选用集中式高效洗气塔，借助于其高塔彭林系统尽可能降低造气过程中所受到的阻力，并降低用水量，以此在节约用水、减小耗能的同时，减少污水的排放。还可以设置相应的高效静电除焦器，尽可能提高脱硫过程的质量，进而在保障其脱硫效率的同时，有效提高净化原料气的效果。另外，还应该选择现今新型的氨合成塔内件，尽可能提高氨气的转化效率，并提高后期回收蒸汽的质量，确保氨合成塔内的温度维持在较高的水平。而在冷冻工序中，还应该选择蒸发式的冷凝器，尽可能降低在合成氨的过程中能量的损失，提高氨气生产的效率，以此在节约能源的同时，提高合成氨工艺流程的经济效益。

三、结语

综上所述，在国内大力推进可持续发展的社会背景之下，为进一步节约能源，必须从工业生产等主要的耗能过程入手，合理采用相应的节能技术，不断对工业生产流程进行优化，进而达到节能减排的目的。而就氨合成工艺来看，根据对其工艺流程的分析不难得出，其在实际生产的过程中需要消耗大量的能力，为此必须从技术与设备两大方面的节能入手，合理应用节能改造措施，以此通过生产结构的改变，进一步提高合成氨工艺的经济价值与社会效益。

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