合成氨工业发展现状及重要性

董艳花 张帅

摘 要：合成氨工业对国民经济起着至关重要的作用，它是国家氮肥工业的基础，氨也是重要的化工原料之一。本文根据中国合成氨工业的发展现状，对合成氨的未来发展进行了相关探讨，同时提出了相关的建议。

关键词：合成氨工业;发展现状;重要性

中图分类号：TQ113文献标识码：A

氨作为化工产品的重要组成部分，也是化肥的最主要原料之一，在我国的消耗使用量巨大。氨的生产对农业的发展具有十分重要的作用，据统计，化肥对世界粮食增产有超过40%的贡献率。近百年来，世界人口增加了4.5倍，而口粮的产量却增加了7.7倍。现在全球氮肥产量约1.2亿吨，世界人均消耗氮肥20kg，合成氨工业为人体提供了50%的氮元素。可以这样说，如果没有合成氨技术，世界上将有近一半的人无法存活。现阶段，每年有3亿吨的大气中的N2通过活化作用被固定，但通过反硝化作用返回到大气中的N2只有1亿吨。其他活化的氮素以氮氧化物形式返回大气中会造成空气污染和温室效应，若以NO3-的形式进入地表水体会造成富营养化和近海赤潮。减少合成氨工业负面影响并发挥其正面作用对保护生态环境具有十分重要的意义。随着合成氨生产的竞争日益激烈，增加工厂产量和降低生产成本一直是合成氨工业的探索主题。

1 氨的用途以及在国民生产中的作用

“民以食为天”，合成氨工业是保障国家粮食安全的基石，是维护社会安定团结的重要部分。随着人口的快速增加，人均耕地面积大幅下降。中国的人均耕地面积从上世纪六十年代的0.15hm2下降到本世纪初的0.08hm2，降幅近一半。为保障粮食安全，在有限的耕地面積下，只能提高单位耕地产出量。单位面积农作物产出量增多，必定需要更多的氮元素，这些氮元素的来源就是合成氨工业。近几十年，虽然人均耕地面积降幅较大，但中国粮食单产从1.21t/hm2增加到5.45t/hm2，中国用全球7%的耕地面积，养活的世界21%的人口。此外，氨在军事和有机化学的发展中起着非常重要的作用。例如，氨是聚氨酯泡沫的主要原料，也是炸药生产过程中必不可少的组成部分。

2 合成氨工业的发展现状

自1911年BASF建成世界第一套合成氨装置至今，合成氨技术取得了巨大的进步。单套合成氨生产能力已经从年产1500t发展到年产90万吨，氨合成塔压力已经从100MPaG下降到15MPaG，单位能耗已经从78GJ下降到27.2GJ，已经接近理论极限20.1GJ。世界第一套合成氨装置采用氯碱工业电解制氢，并通过氢气在空气中燃烧制得氮气。现在，合成氨工业的主要原料为天然气和油田气等气态烃、渣油、煤等。合成工艺也随原料的不同而改变：对于天然气和油田气等气态烃，采用空气-水蒸气为气化剂的蒸汽转化法;对于渣油，则采用氧-水蒸气为气化剂的部分氧化法;对于煤，则采用氧-水蒸气的加压气化法。

上世纪六七十年代，化肥工业迅猛发展，美、英、德、法、日等老牌资本主义国家生产大量化肥，不仅满足国内需求，还可以大量出口，此时期合成氨原料主要为天然气与轻油。七十年代中期爆发石油危机，天然气与轻油趁势价格飞涨，上述国家合成氨工厂成本已无法在国际市场竞争。与此同时，资源丰富的国家，如俄罗斯、墨西哥、加拿大，合成氨工业迅速崛起，新建年产几十万吨甚至上百万吨的大型合成氨企业，将资源优势转化为产品优势，向发达国家出口氮肥。

建国初期，中国只有南京、大连两个化肥厂，年产约为6000吨。到七十年代，随着石油、天然气工业的发展，我国相继从国外引进16套以天然气、轻油、渣油为原料和1套以煤为原料的日产1000吨合成氨装置。九十年代，又引进多套世界先进的节能型工艺合成氨装置。现在中国合成氨工业产量位居世界第一位，已经掌握了以天然气、渣油、煤等各种原料的工艺技术。随着中国基础产业的飞速发展，中国合成氨技术提供商的水平已经跻身世界前列，重要设备已经可以全部国产化。南京聚拓、南京国昌等中国技术提供商已经可以供货单套60万吨/年的氨合成塔内件，沈鼓集团、陕鼓集团等也有能力为大型合成氨企业提供气体压缩机。

3 行业发展建议

首先，建立严格的市场法规。根据氨合成装置的技术水平、环境保护、安全、能耗等要求提高相关标准，规范新合成氨项目的建设，并遵守市场规则，及时公布公司清单数量。建立落后产能的淘汰机制，随着时间的推移淘汰落后产能，为先进的生产能力提供一个更大的市场。

其次，持续创新。必须进行有效的创新，加大对技术团队研发的支持力度，鼓励使用具有自主知识产权的本地化技术，降低单位能耗，提高国际竞争力。

最后，在生产，教育，研究等方面推进研发综合体系，有效地结合科研院所的优势，通过广泛的交流与合作，对合成氨生产中所具备的相关问题进行研究。进行技术革新，运用能耗低的新材料和新设备，实现合成氨工业的系统优化和节能。建立智能工厂示范项目，以改善业务资源分配，使得流程优化，最终保证质量以及能源需求管理，提高能源生产效率，避免安全问题的出现。在合成氨发展过程中，企业可以引进互联网技术进行较好的发展，建立较好的平台，使得生产信息化。

4 结语

氮元素的循环是世界上最重要的循环之一，是维持地球生命的重要部分。合成氨工业是人类利用自然界氮元素的开端，是现代社会运行必不可少的原料。但随着氮元素的过度利用，其对环境的负面影响也开始凸显。我国要从能源危机，清洁和环保要素的限制以及低碳发展理念进行研究，提高合成氨的生产技术，保护生态环境。

参考文献：

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