刘洋
奎屯锦疆化工有限公司 新疆奎屯 833200
摘要：氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料，也是化学工业中产量最大的化工产品。厂家通过选择合适的设备，对设备进行相应改造并选取适当的生产工艺可以使合成氨在生产过程中实现节能减排效果。本文对合成氨装置节能减排改造进行探讨分析，以供参考。
关键词：合成氨装置；节能减排；改造；
前言
近年来，随着我国化工技术的不断发展，催化合成氨技术已经有了很大的进步，但是能耗问题仍比较严重，制约了合成氨工艺的发展创新，合成氨工业的节能减排应当引起人们的高度重视。合成氨厂从工艺流程上看，整个合成氨过程都是在高温高压下进行，而且蒸汽在整个过程中是传递热能的主要载体。因此，合成氨装置的节能改造应从降低有效能损失方面入手，从减少热能的散失和降低蒸汽的损耗上寻找节能途径。
一、合成氨工业的基本现状
1.1.我国合成氨的制气原料以煤为主，占全国氨总产量的67%，以煤为原料的企业又以中、小企业为主。同时，由于我国煤资源丰富且分布较广，一些化工企业将煤作为原料可降低成本，较经济实惠，在今后，煤仍将是我国合成氨工业制气的主要原料。
1.2我国合成氨产品主要分为农业用氨和工业用氨两大类。目前，我国农业用氨主要用于生产尿素和碳铵，其消费量约占合成氨总消费量的百分之七十五，用于生产硝铵、氯化铵等其它肥料的合成氨约占合成氨总消费量的百分之十五；工业用氨量约占合成氨总消费量的百分之十，主要用于生产硝酸纯碱、丙烯腈、己内酰胺等多种化工产品。
1.3我国合成氨工业发展越来越壮大，掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及液态烃等作为原料生产合成氨的技术，形成了特有的煤、石油和天然气原料并存，大、中、小生产规模并存的生产格局。作为高能行业，在节能减排方面也取得了显著的成效，但是由于体质方面和资金原因，许多先进的节能减排、环境保护和综合利用等技术尚未得到大面积推广应用，致使我国与国外的合成氨工业相比污染较为严重。
二、合成氨节能减排改造存在的问题及解决措施
2.1 吸收塔放空气回收改造
吸收塔用来将液氨装车时减压释放的氨气经浅脱盐水吸收后制成氨水，但是当液氨减压较快或液氨装车量较大时，吸收塔会对氨气吸收不完全，造成吸收塔压力升高，当吸收塔泄压放空时造成现场氨味浓。现将吸收塔后分离器移至吸收塔前作为氨气缓冲罐，稳压缓冲后进入吸收塔，吸收塔放空气出塔后进入新增水吸收器，以再次吸收放空气中的氨气，经气液分离器后进入解吸气管网送往焦炉作为燃气使用。这样不仅充分利用了吸收塔放空气作为焦炉燃料使用，还回收了放入空气中的氨，消除了现场环境污染问题。
2.2 冰机氨回收系统改造
由氨冷器来的气氨经闪蒸槽进入氨液分离器分离掉夹带的油和液氨，再进入冰机经压缩加压后进入空冷器降温，分离下来的液氨去球罐储存起来。由于空冷器内存在气阻现象，冰机压缩后的氨气在空冷器内不易冷凝，导致冰机出口压力超过1.55MPa，容易发生冰机联锁跳车事故，给氨回收系统的稳定运行带来不安全因素，对正常生产造成了一定的影响。对此，技术人员构建高位吸氨系统，利用氨冷器来的气氨间断生产氨水，这样既可以避免冰机跳闸的风险，又可以降低电量消耗，顺应市场需求，增加企业经济效益。
2.3 废锅排污改造
废热锅炉需要定期排污，以减少水中悬浮物和底部水垢沉淀，原废热锅炉排污水直接排入地沟流走。现在制作热水循环罐，配置水泵将废热锅炉排污水引入热水循环罐，经水泵送入暖气水管网供岗位人员冬季取暖用。另在水泵出口配管至蒸发式空气冷凝器，在暖气停用后，将废热锅炉的排污水在热水循环罐冷却后送至蒸发式空气冷凝器回收利用，因排污水相对于浅脱盐水水质更为优良，所以完全可以作为蒸发式空气冷凝器补水使用。
三、合成氨装置节能减排改造后的运行情况
3.1吸收塔放空气回收改造
平均每天可以向焦炉提供4000Nm³吸收塔放空气，既减少了飞起的排放又回收了氨气，极大的改善了现场操作环境。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2冰机氨回收系统改造
经过改造后，在生产负荷不变的情况下冰机每天停止使用16h，空冷器风机由开6台减少到只开2台，系统运行平稳正常，各项工艺指标均在控制范围内，满足了正常生产的要求，表明此次技术改造是成功的。
3.3废锅排污改造
在冬季，废热锅炉排污水送往暖气水管网供取暖用，实现了排污水的资源化利用。在夏季，将废热锅炉的排污水在热水循环罐冷却后送至蒸发式空气冷凝器回收利用，平均每天可以回收9m³，减少了水资源的浪费。
四、合成氨装置节能减排措施
合成氨操作设备较多，有塔设备、输送设备、换热设备等等，每一类设备都可以采用适当的技术改造实现节能。
4.1设备优化节能
大中小型合成氨装置中耗能大户莫过于燃气、燃煤、用电设备。而耗燃气量、耗煤量最大的设备是锅炉和煤气发生炉或蒸汽转化炉；耗电量最大的机器是原料压缩机、工艺空气压缩机、合成-循环压缩机和制冷压缩机，它们的耗电量几乎占全厂设备用电量的80%～90%以上，占吨氨总能耗的30%以上。因此，重点是要做好这三类机器、设备的技术改造。例如，采用德士古加压气流床水煤浆气化工艺，碳的转化率可达97%～99%，吨氨煤耗达到1.4～1.54 吨。
做好塔设备改造，采用塔前预热器合成氨工艺；改造流体输送设备，应用变频器节电、内馈斩波调速、无功率补偿等等节能，实践证明，应用这三种技术节电率可达到在20%一30%；改造换热设备：改进换热气种类和表面积，以及催化剂的装填方式，提高换热效率。
4.2技艺改造节能
合成氨工业是一个复杂的系统性行业，节能降耗需要着眼于全程性、综合治理，既要注重做好节能器械的设备选取，也要做好节能技术的及时推广和应用。目前已开发出许多先进的节能技艺：中低低变换工艺技术、NHD脱碳工艺技术、多喷嘴对置式水煤浆气化技术、全渣循环流化床锅炉等等。总之，合成氨工艺控制节能就是要充分的利用余热，工艺产生的余热主要有：废气废水的余热、冷却介质的余热、高温烟气的余热、化学反应余热等等。此外，引入凯洛格工艺、布朗工艺以及ICI工艺等，都可以提高能量的利用率，减少原料的使用量。
4.3 改善原料结构节能
煤、油、气三种原料中，天然气是合成氨原料中最经济的，但在我国合成氨生产原料中煤占到70%以上，而国外则以85%以上已天然气为原料。因此，合成氨节能减排中就需要打破这种原料结构。
以煤为原料生产合成氨，其装置设备投入大，初始投资将是天然气的2-3倍，且后期运行维护成本较高。据测算，以2009年我国氨产量5135万吨计算的话，若将目前的天然气22%的比例提升到50%，每年可以节省1269万吨标准煤，节能减排效果明显。
4.4设备安装型节能
合成氨生产设备复杂，多样，因此可以在安装过程中采取相应的技术举措实现节能减排效果。增产二氧化碳，降低氨库液位，减少甲醇中溶解的二氧化碳量，可以降低酸性气量；改造烧嘴水冷却器，避免脱盐水排放；回收空压机放空气，优化开车方案，减少原料气放空量；消除漏点和直排等以实现节能减排效果。
结束语
综上所述，在生态、绿色经济发展的背景下，对合成氨工艺的节能减排工艺进行分析，能够调整合成氨企业的原料和动力结构，实现原料煤多元化，降低成本；在能源产地适当建设大型合成氨生产装置，替代落后产能，支持企业联合重组，引导大型能源企业与合成氨企业组成战略联盟，实现优势互补，从而推动“国家石化产业调整和振兴规划”的发展。
参考文献
[1] 陈世通.合成氨装置节能减排改造总结[J].氮肥技术，2016，37（01）：21-22.
[2] 世通.焦化废气制合成氨综合技术改造措施[J/OL].化肥设计，2015，53（01）：49-52.
[3] 任怡静.我国合成氨行业碳减排潜力研究[D].北京化工大学，2015.
[4] 刘化章.合成氨工业节能减排的分析[J].化工进展，2011，30（06）：1147-1157.
论文作者:刘洋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/11/12
标签：合成氨论文; 节能论文; 吸收塔论文; 原料论文; 设备论文; 氨气论文; 工艺论文; 《建筑学研究前沿》2018年第16期论文;