摘要：氨是一种重要的无机化工产业，在我国国民经济发展中一直占据着十分重要的地位，根据相关数据分析结果表明，约有80%的氨被用于生产化学肥料，剩下的20%被用于其他化工生产方面。
关键词：合成氨；变换工艺；选择
1简要介绍合成氨中低低变换工艺
目前在国内所使用的合成氨装置主要采用的原材料是焦，经过一定的工艺加工后生成焦炭、合成氨、蒸汽以及空气在UGI炉之中间歇性的制取半水煤气。中低低变换工艺主要是指在中温变换之后串联两端宽温以及耐硫的工艺变换，其变换反应器主要分为三种段形态，即低变二段、低变一段以及中变段，每个段都需要一定的换热，从而使得催化剂的入口温度能够达到适宜的状态，充分发挥出催化剂的变换优势。
2合成氨变换工艺分析
合成氨工艺在具体的发展中，经历了多个工艺时期，20世纪80年代中期以前，变换工艺主要以中温变换为主，中变出口控制在3%左右，汽气比>0.8，这样的情况，合成氨变换工艺的能耗水平相对较高。20世纪80年代中期国内研究者开发了“中串低”变换工艺，低变出口φ（CO）<1.5%，汽气比变为0.6，达到节能的目的。20世纪90年代初，国内合成氨变换工艺进一步发展，提出全低变工艺，可将汽气比变为0.45，全面达到节能的目的。而中低变工艺也是目前常用的变换工艺，它的汽气比在0.45~0.5，也具有良好的节能效果，尽管其能耗比全低变工艺相对较高，但它解决了全低变工艺的部分问题，达到稳定生产的效果。现对中低变工艺与全低变工艺进行简单分析，详细内容如下。
2.1中低变工艺
国内的合成氨工艺相对较晚，多数合成氨的变换工艺仍旧以间歇性制取半水煤气为主。中低变工艺主要是将蒸汽、焦炭和空气作为原料，于UGI炉中进行。具体的工艺中，是由炉中温度与宽温阶段之间变换，且需要换热，实现低温变换催化剂的优质，可控制出口CO，汽气比在0.45~0.5实现节能降耗的目的。
2.2全低变工艺
半水煤气进入油分离器，实现杂质的初步分离，之后在进入到过滤器中，过滤器主要是由活性炭构成，能够实现杂质的再次分离。当半水煤气进入变换器、换热器中则可实现气体交换。换热器温度上升到180℃后，半水煤气进入到换热器，实现气体交换，使得气体温度上升。而半水煤气则发生变换反应，CO在第一变换炉中，变换效率>60%，第二炉中，在85%以上，Ⅱ段则可以达到99%以上。
3变换工艺的选择
3.1主要设备选择
当前，合成氨的研究不断深入，变换工艺也日益完善。这也使得合成氨装置随着变换工艺的差异，出现不同的设备类型。在具体的设备投入使用前，应做好对设备的选择工作，并进行设备的试验，确认设备及工艺的具体参数，加强对设备及参数的研究，保障设备的安全运行，降低安全隐患。
3.2补入蒸汽量的选择
为保障工艺装置可在运行末期，仍旧保持稳定可靠的安全系数，应对具体工艺进行优化与改进。可在第二变换炉的入口处，适当对蒸汽量进行控制。可借助补入饱和蒸汽的方式，达到提高变换炉内的半水煤气变换效率。而且，变换气换热后，可以得到良好品质的蒸汽，并将其并入到管网中。
3.3变换气脱硫工艺选择
变换气脱硫工艺的方法相对较多，包括干法脱硫和湿法脱硫。其中干法脱硫是工业中最为常见的脱硫工艺，其具有良好的脱硫效果，在节约成本的同时，可保障脱硫纯净度。但是，其也存在无法重复使用的问题，在含硫量较高的变换气中使用，它的效果不是十分理想；湿法脱硫较比干法脱硫，可达到重复利用的效果。
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3.4变换气脱硫工艺的管理
为保障脱硫效果，应展开有效的管理工作，先从辅料入手，最大限度地保障辅料的质量，控制辅料的杂质含量，进而保障积硫效果。如果选择栲胶的方式脱硫，应保障栲胶液的制备准确，保障效果。在具体脱硫辅料应用时，应注意投放时机，进而保障脱硫效果。对于栲胶液，应注意对前后的HS-含量进行测定。在具体的栲胶法应用中，应注意对溶液组分的选择，并控制塔压差上涨的现象，控制硫泡沫浮选困难的问题，进而保障脱硫工艺效果。
3.5无填料的饱和热水塔工艺
在热水塔工艺中，饱和塔填料的应用是很重要的一部分，但此填料却总是存在腐蚀现象，从而影响到工艺的效果，在对其进行改造后即取消了饱和塔填料的应用，在取消后要在塔内安置多层高效雾化喷头，使热水塔的出口循环热水得以加压，再经过水加热气换热后，利用雾化喷头来进行雾化，使其成为雾状，然后与半水煤气进行混合，这样一来半水煤气自身即会发生变化，如其含湿量会大大增加。另外，在雾化喷头的作用下，饱和塔中的温度普遍不高，而其在经过低温处理后会变成U型，之后再将其置入热水塔的雾化喷头内，其会发生变换气混合现象，由此也就可以将未发生变化的热量进行收集。此种方式的优势在于：第一，节省材料，从而也就节省了很多资金投入；第二，在热量回收方面其与有填料的时候并无太大的不同，甚至会更加优质；第三，鉴于无填料，其也就不再存在塔盘和填料堵塞的问题，无论是操作，还是维护均变得更加方便；第四，气体流动阻力往往会降低，而设备的能力会有所提升。
4合成氨中低低变换工艺技术的优化措施
4.1确保中低低产品生产过程中催化剂充足性
在中低低工艺产品生产过程中，最为常用的催化剂类型为中温变换型催化剂，其不仅有效的截住工艺产品生产过程中存在的有害物质，而且在工艺生产过程中还能达到低温催化剂的转台，不会受到有害物质的影响而出现失活的现象。因此，在中低低变换工艺中，应该尽量预防有害物质的穿透，同时也要保证催化剂成分的充足性。
4.2选择合适的催化剂
从我国目前市场催化剂的情况上看，在性能上催化剂存在着较大的差异性，因此，在进行催化剂的采买过程中，必须要挑选有着一定信誉的厂家进行原材料的购买。通常情况下，在中低低工业生产过程中，常见的催化剂类型为Co-Mo化学材料，然而催化剂也存在着一定的缺陷问题，其在硫化物质作用下，其失活性以及耐久性都会受到不同程度的影响，因此，催化剂生产厂家也在采用积极的措施进行催化剂性能的优化，变换新型炉气体分布器的方式对其性能能够进行进一步的改善，使得催化剂在硫化产品的作用下呈现出稳定的状态，提高中低低工艺生产产品的性能。
4.3采取高效的净化措施
在中低低变化工艺生产过程中，其工艺原料中所含的氯化物以及焦油等原料成分在进行中温床交换的过程中，由于受到高温气化的作用，其会随着工艺生产过程中所产生的气体进入待低温床层，当这两种物质遇冷后，就会产生污染性物质，人体一旦吸入后会出现中毒的现象，与此同时，其也会造成低温催化剂产品失活的现象出现。因此，为了在一定程度上避免出现这种危险性状况，在其进入到低温床层时，必须要对其进行净化，从而降低原料中有毒物质的危害。
结论
综上所述，研究关于中小型合成氨装置的变换工艺方面的内容具有十分重要的意义，其不仅关系到合成氨装置的应用、发展与优化，也关系到生产质量与生产效益方面。我国近年来针对此方面不断加大资金、技术以及人才方面的支持，使得其系统生产能力得以优化，然而在优化后却在使用中出现了其他方面的问题，尤其是中变催化剂的使用中后期方面。另外，我国的中小型合成氮装置在变换工段的生产水平也有所不同，因此相关机构和人员应加强此方面的研究。
参考文献：
[1]周明灿，李繁荣，陈延林，刘伟，孟强.壳牌煤气化生产合成氨之变换装置水气比及工艺流程设计探讨[J].化肥设计，2012，01：16~19.
[2]周明灿，李繁荣.壳牌废锅流程煤气生产合成氨变换装置外供蒸汽零消耗工艺设计探讨[J].化工设计，2012，05：20~23+30+1.
论文作者:肖瑞祥
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
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