摘要：合成氨工业是化学工业的支柱产业之一，在国民经济中占有非常重要的地位，氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位，同时也是能源消耗大户，合成氨的节能势在必行。文章重点就合成氨装置节能降耗控制措施进行研究分析，旨在为业内人士提供一些建议和帮助。
关键字：合成氨；节能降耗；控制措施；研究
引言
氮肥工业既是耗能大户也是污染物排放较大产业，全国1000家重点耗能大户中，氮肥企业就占到了160多家，每年氮肥行业产生的污水排放量达90.9万吨。由于资金、技术及人才等优势，目前我国合成氨能耗主要集中在中小企业，从企业规模来看，小型企业的合成氨能耗占总能耗的一半以上。能源供应紧张、节能减排任务制定、市场的冲击等等都要求广大氮肥企业做好节能减排工作，通过节约能源最大限度地降低生产成本，其中合成氨厂造气工序的节能降耗是氮肥企业实现节能减排的关键。
1合成氨工业的基本现状
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，今后煤仍将是我国合成氨工业制气的主要原料。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。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。
2合成氨节能降耗改造存在的问题
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。
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3合成氨装置节能降耗控制措施
3.1设备选型节能
3.1.1炉箅选型
炉箅选择的好坏直接影响炉况正常运转，对节能降耗也会有较大影响。如果一味的追求炉箅高度，煤气发生炉的高度也就越大，而同时炉箅占炉膛的体积就会越大，会占据更多气化层的气化空间，使得有效气化层不得不向上推移，结果就会导致干燥层到氧化层的气化空间进一步受到限制，结果炭层过薄，CO2还原得不到保障，气体成分差。优选炉箅应该从炉型、通风面积、破渣排渣、布风性能、带出物等方面考虑。合理布风，注意原料的种类、性质、气孔率等，严格控制中心风量，加大外环区风量；优选炉型，建议选用六边形均布型炉箅；合理设计内风道间隙和上下重叠面。
3.1.2洗涤塔选型
造气洗涤塔设置的目的为了处理高温煤气，降低煤气温度、清除煤气中的杂质。判定洗涤塔选型的好坏取决于传质冷却效果的好坏：出塔煤气温度达到40℃以下；塔的进口压力要小于0.4kPa；煤气在管道里的流速保持在6m/s。
3.1.3多管旋风除尘器
煤制气过程中往往会在生产中带出物偏多，有必要采用除尘效率较高的旋风除尘器。设计除尘器的进风口气体流速很重要，一般不低于18m/s。太低，处理效率会降低容易出现堵塞；太高，旋风子磨损严重，阻力明显增加。在与高性能除尘器串联使用时，应将旋风器放在前级，反之应将高效旋风器放在后级。
3.2设备、技改节能
3.2.1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1.4～1.54t。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％～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。
3.2.2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。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。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。
3.3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％以上以天然气为原料，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。
结束语
综上所述，节能降耗是合成氨工业技改的主题，虽然历经了数年来的研究取得了许多成果，但目前还没有改变以煤为主的原料结构，中小型合成氨企业吨氨能耗仍远远高于以油和气为原料的大型合成氨企业的吨氨能耗。因此，广大合成氨企业在建设初期的设备选取、设备安装以及后期生产过程中的工艺选择等等都需要把“节能减排”理念融入到全过程，才能真正把吨氨能耗降下来实现可持续发展。
参考文献
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[3]张敏华.合成氨装置改造：节能降耗必经之路[N].中国石化报，2006-07-12(008).
论文作者:魏俊继,武金辉,王琦
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：合成氨论文; 吸收塔论文; 节能降耗论文; 节能论文; 原料论文; 设备论文; 煤气论文; 《基层建设》2018年第24期论文;