摘要：合成氨生产过程会大量地消耗煤能源，故需强化对合成氨工艺的分析，并改造其工艺技术，实现能源节约，这对我国能源节约和可持续发展有重要意义。通过改造节能技术，提升生产效率，减少能源消耗，使生产成本降低，对企业稳定发展有利，进一步加强对其的研究非常有必要。基于此本文分析了合成氨工艺分析及节能改造措施。
关键词：合成氨工艺；节能改造；措施
1、合成氨工艺流程
1.1制取原料气
氢气制取原料包括很多种，不仅可通过天然气、焦炉气、煤制取，还可通过重质油、石脑油等制取，将这些原料在高温条件下与水蒸气产生作用以制取合成气。针对固体焦炭、原料煤来说，一般可通过固体燃料气化法对合成气进行制取；针对渣油来说，一般可通过非催化部分氧化法对合成气进行制取；针对石脑油等，可通过二段蒸汽环化法进行制取。
1.2净化原料气
净化处理原料气是合成氨工艺的重要流程。第一，变换一氧化碳。由于通过煤气化制取的原料气内含较大比重的一氧化碳，而在合成氨生产过程中需要将水蒸气、一氧化碳向氢气、二氧化碳进行转变，将一氧化碳向二氧化碳进行转变可以降低其脱除的难度，同时可以增加氢气含量。在工业生产过程中，变换一氧化碳是一个需要消耗大量能量的工序，因此应使这一工序的能耗降低，以解决能源浪费问题。第二，原料气脱碳脱硫。在合成氨生产过程中，脱碳脱硫是重要环节。可以通过两种方式进行脱碳，一种是物理吸收法，另一种是化学吸收法。脱碳的目的是为了避免出现催化剂中毒现象。在脱碳过程中，回收利用二氧化碳是重要工序，由于二氧化碳不仅能制造碳酸氢铵，还可以制造纯碱和尿素等，因此回收利用二氧化碳可以实现资源节约的目的，同时能得到环保的效果。
1.3合成气的净化
合成气的净化主要是脱除二氧化碳，二氧化碳用于合成尿素。粗合成气中去除二氧化碳时采用两级，气体与MDEA逆流接触，洗手塔采用填料塔，粗合成气上升通过吸收塔时与MDEA接触，二氧化碳被吸收，经汽提后二氧化碳被引入二氧化碳压缩机送往尿素合成车间合成尿素。MDEA得到再生，再送到吸收塔顶部。脱碳后的合成气仍含有少量的一氧化碳、二氧化碳气体，再进入甲烷化炉在触媒的作用下，少量一氧化碳、二氧化碳气体和氢气反应生成甲烷和水，经过处理后的合成气一氧化碳、二氧化碳的含量均少于10mg/m3，这时合成气就满足合成氨的要求了，就可以送往压缩机经压缩送合成塔合成氨。
1.4压缩氨合成
新鲜合成气的压缩和循环气的压缩是在双缸离心式压缩机中完成的，在第一缸中新鲜合成气被压缩并进行冷却进入第二缸中，在此循环合成气与新鲜合成气在缸中混合，混合气被压缩到合成压力。压缩后的气体进行气液分离，出来的气体与合成塔出口气体换热，直到适于合成塔的进口温度进行合成，合成塔内装有触媒，触媒共分四层，以便在各层之间注入燃料气来去除反应热，塔内装有一个整体热交换器，可将出口气体的高能热量通过换热器与进口原料换热回收，入口气体在进入热交换器之前，经过壳体和触媒床之间的环隙，以冷却合成塔壁，合成塔出口气体的热量是通过加热锅炉给水以回收热量。然后，在氨合成原料气及出口气体换热器中预热合成原料气。由合成塔出来后经冷冻剂冷凝，经蒸发及三次闪蒸，第一级闪蒸槽出来的液体经热虹吸效应经过合成回路第一级激冷进行循环，从第一级闪蒸槽出来的大部分液氨作为成品氨，氨送尿素合成车间合成尿素。
1.5尿素合成
尿素合成工艺，世界上建厂最多的尿素工艺为二氧化碳气提工艺和氨气提工艺。近年又发展更为节能的改良二氧化碳气提工艺。
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2、合成氨工艺的节能改造措施
2.1改进造气工段技术
在对造气工段技术进行改造时，需要充分运用这样几种技术：第一，自动加焦机技术。利用自动加焦机能够减少大量的生产时间，避免能源损耗，而且能够提高安全性能。第二，利用煤气余热回收技术。通过回收大量的煤气余热，能够实现热量资源的回收再利用，提高资源的利用效率。第三，利用监测以及油压微机控制技术。这样能够更好地调节分配时间，全面监测气炉环境以及气炉的工作情况，这样才能随时进行调节优化，确保生产效率得到有效提高。第四，利用集中式高效洗气塔。在造气工段改造中利用高塔喷淋式洗气塔，能够有效降低系统阻力，避免污水以及冷却水产生不利影响。第五，利用吹风气余热回收技术，能够有效回收利用吹风气余热，减少资源大量浪费，为企业创造更大的经济效益。第六，利用入炉蒸汽品质改进技术。通过提升过热蒸汽品质，能够确保炉温保持在稳定状态，然后分解蒸汽，减少能源损耗，从而有效提升合成氨质量。第七，利用高效静电除焦油器。这种设备和方式能够提高脱硫质量和效率，有效延长压缩机的使用寿命。
2.2改进废水循环使用技术
由于合成氨工艺生产中，部分单位为了降低生产成本，利用碎煤来作为生产原材料，但是利用碎煤生产的煤气水，其中的粉尘以及焦油无法有效分离出来，结果导致合成氨管道被严重堵塞，大量的热量损失严重。除此之外，通过对废水进行循环利用，能够有效提升合成氨工业生产效率，减少不必要的能源能耗。在废水循环使用中可以安装气浮装置，这样能够有效减少悬浮物质以及油质浓度，确保装置能够快速运行。
2.3改进氨分离技术
目前，在分离氨时，主要利用水吸收法以及冷凝分离法来进行分离，其中使用的装置为氨分离器，通过利用氨分离器，能够降低其中的资源损耗和浪费，防止传统分离器带来的问题，其主要利用改变气体流向，从而达到分离气体中的液滴作用，把纯度较高的氨气有效分离出来。
3、合成氨工艺技术的发展趋势
3.1大型化、集成化、自动化生产规模的建立
随着社会加工速度和需求的不断提高，合成氨工艺技术的应用范围也逐渐在扩大，这就要求工艺技术必须形成大型化、集成化、自动化的生产规模，利用先进的技术对装置进行有效的控制，并可以统一生产行为，集中生产目标。目前，单系列合成氨装置的生产能力将从2000t/d提高至4000-5000t/d，这说明合成氨装置已经可以完成大规模的生产加工任务，所以大型化、集成化、自动化生产规模的建立是未来合成氨工艺技术应用的主要趋势。
3.2低耗能与经济性的结合发展
以天然气为原料制氨过程可以大大降低对能源的消耗，基于可持续发展战略要求，在未来合成氨工艺技术应用的过程中，必须要形成低耗能的生产模式，最大限度的发挥出设备具有的经济效应。在能源消耗接近理论水平时，可以转化原料使用的目标，可以将油、煤作为生产原料进行制氨，在合成氨装置大型化配置的基础上，充分体现出生产加工的经济利益。
3.3合成氨装置核心技术的完善
以油改气为主要生产模式的加工，对合成氨装置核心技术的要求也比较高，所以技术人员需要结合合成氨装置的结构，利用经济性标准要求，对合成气压缩机装置技术进行完善，使其可以全面提高生产产量。
总之，未来合成氨工艺技术在现代化科学技术的指导下，一定会实现大型化、低能耗、结构完整的发展目标，可以充分利用高油价下合成氨原料结构的变化模式，结合相关技术，进一步对合成氨工艺技术进行调整。
参考文献
[1]何垚.合成氨造气系统技术改造[D].武汉工程大学，2016.
[2]窦岩.合成氨装置能量优化研究[D].东北石油大学，2010.
论文作者:张洪安1,李英豪2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/15
标签：合成氨论文; 合成气论文; 氧化碳论文; 尿素论文; 气体论文; 原料论文; 脱碳论文; 《基层建设》2018年第17期论文;