摘要：合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名氨气，生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。随着科学技术的发展和能源危机的加重，合成氨得到了迅猛的发展。
关键词：合成氨；生产；废气利用；节能效益
一、合成氨的生产工艺的现状
立足于当下，对合成氨的生产工艺运用=实际情况予以了解，确定当前我国已经成为世界上合成氨量最大的国家，拥有三十四套大型氮肥装置，有十七套以天然气为原料，六套以轻油为原料，九套以重油为原料，还有两套以煤为原料。正因为三十四套大型氮肥装置的支持，我国每年能够生产约一千万吨的氨肥，其下游产品主要有硝酸磷肥和尿素。除此之外，我国还有五十五套中型合成氨装置，能够生产约五百万吨的氨肥，下游产品中主要是尿素和硝酸铵。
二、合成氨的生产工艺的流程
基于以上内容的分析，合成氨生产所采用的原料不同，相应的所应用的生产工艺也不相同，例如以煤和天然气为原料来进行合成氨生产的过程中，通常采用原料气制备；以煤和焦炭等固体原料进行合成氨生产的过程中，通过采用气化的方法。无论是利用何种原材料和何种生产工艺来进行合成氨的生产，都需要进行净化处理，意在将氢气和氮气以外的杂质清除，尤其是变换过程、脱硫脱碳过程及气体精制过程杂质的清除。一般情况下，净化处理中因多个环节均可能生产一氧化碳，所以首先对一氧化碳予以变换，注意这一过程中会释放大量的热，所以相关工作人员一定要分段进行，即现将通过高温作用将一氧化碳转换为二氧化碳和氢气，之后通过降温作用降低一氧化碳含量。具体的做法是利用低温甲醇洗法或者聚乙二醇二甲醚法来进行处理。气体精制过程的杂质清除，主要是在原料气进入合成工序之前，清除残留的二氧化碳和一氧化碳气体，实现原料气净化的目的，通常选用的有效清除方法是甲烷化和液氮洗等。
三、将合成气体中的CO进行利用，促进甲醇生产
甲醇是化工环境中的重要生产原料，主要是将小化肥的相关生产设备进行应用，促进对联醇生产工艺的应用，在合成氨生产过程中制备出相应的甲醇。这种联醇工艺在进行应用的过程中，能够将合成氨生产中的CO废气进行应用，促进甲醇生产的形成，其不仅对合成氨的产量影响较小，而且能够有效提高企业的经济效益，保证行业的稳定建设。
1、合成氨工艺的单一生产
在进行生产的过程中，其氢气的转化率并不能达到百分之百，根据氮气和氢气反应能够促进氨气形成的相关公式可以看出，当氢气的转化率为88%时，其能够产出的合成氨质量为22.48kg。
2、联醇工艺
就联醇工艺来说，它主要可以从两方面进行研究。首先，是利用其中的CO促进甲醇生产过程。因为CO和氢气进行反应能够生成甲醇，根据其化学方程式进行计算，当其中的CO转化率达到50%时，其能够生产出2.93kg的甲醇。其次，将其他废气进行利用，促进合成氨的生产。1mol氮气和3mol氢气能够促进2mol氨气的形成，如果其中的氢气转化率能够达到88%，那么对应的合成氨质量则为20.66kg。如果生产中对应的氢气转化率得以提高。那么合成氨的质量也会随之提高。
例如：在促进1t合成氨生产的过程中，需要变换气4400标米2左右，如果企业要在一年内生产5万吨的合成氨，就需要应用联醇工艺，节约生产成本。这种情况下，仅需要生产甲醇6446t，合成氨45452t。从当前市场的发展情况来看，精甲醇的价格应用在2000元/吨左右，合成氨的价格大概在1200元/吨左右，经过计算可以得出，其对应的甲醇收入大概在1300万元左右，而合成氨的收入则能够达到5700万元。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆将其中的生产成本进行扣除，其中每生产1t甲醇需要的成本大概在150元左右，将其进行统计，其在一年的生产中大约需要的成本在96万元。也就是说，在采用联醇工艺生产合成氨的过程中，企业在一年内的盈利额能够达到7000万元左右，这与单一的合成氨生产工艺进行比较，能够增加600万元左右，更有利于推动企业建设发展，同时实现绿色生产建设目标。
在将联醇工艺进行生产利用的过程中促进甲醇生产，在常压精纯流程中，需要增加一定的液体泵电机，如果是7.5kW功率则需要4台左右，将耗能部分的电能进行增加。但是就合成氨高压来说，其对应的6段压缩气体量会随之减少，促进循环机压缩量的减少，将部分压缩的功耗进行节省，能够大体上实现抵消甲醇生产过程需要消耗的电量。而精醇生产，其预热器和循环蒸发器需要在具体生产过程中消耗一定蒸汽，其中，大约每吨甲醇能够消耗蒸汽4t左右，需要标准煤气0.5t。而就单一生产甲醇产品来说，其生产1t甲醇需要消耗的标准煤气在1700t，这表明采用联醇生产方式比采用单一生产方式节省能源7000t的标准煤。
四、在合成尾气中进行氢提取
合成氨在进行生产的过程中，需要进行气体排放，其主要有两种，一种是在合成系统原料气中排放出的一种富集了惰性气体的循环排放气，另一种是高压液氨节流后进入氨罐而被释放出来的排放气。他们在合成气中占总量的2%-5%。每吨氨气排放约150-250标米3。针对合成氨生产过程中产生的尾气来说，其中最多的为氢气，占总量的60%左右。针对一些中小型化肥厂来说，可以从氢气回收工作开始入手，促进节能改造技术的实现。氢气不仅能够被作为商品进行出售，而且能够被当做合成铵原料排放气，将其返回到氨合成系统中进行更新利用，每回收1万标米3的氢气，约等于氢气的1500标米3的半水煤气，增加合成氨的生产量，大约为4.5%~5.5%，降低氨能耗。
在促进氢工艺生产的工作过程中，变压吸附回收法是其中较为成熟的工艺方式之一，它在工作生产过程中，主要是根据常温下吸附剂在两种不同的压力下对氢气中其他成分的吸附容量存在差异等原理，实现对氢气的回收过程，它在具体的应用过程中，能够一次性的将氢气中的多种杂质进行清除，所对应的氢气回收率能够达到80%~85%，提取的氢气纯度也相对较大。
用水电解制氢也是氢气提取的方法之一，其生产成本在1.8元左右，耗电量相对较低，大约在6kWh/m3，而从合成氨的尾气中进行氢气回收生产，其对应的生产成本在0.2元，耗电量在0.5kWh/m3。如果一个生产企业一年能够生产3万吨左右的合成氨，其每小时能够生产尾气600-1000标米3，则其能够在其中提取氢气400标米3/小时，即使这样的企业一年生产运行300天，其也能够制取氢气300*104标米3。在市场发展中，氢气的价格在2元左右，这种情况下，通过计算可以得出其一年内能够增加收入500万元左右，与水电解工艺法相比较的情况下，其能够节省电源1500万kWh。就氢气来说，其发热值是汽油的3倍左右，是一种清洁的，无污染的高效能源，能够在冶金、化工和电子等工业部门中进行有效的应用。是其中不可缺少的还原气或是保护气，能够得到广泛的应用。而水电解工艺在具体的应用过程中，对电能的消耗量相对较大，对应的生产成本相对较高，不适应我国电力发展需求。而利用生产合成氨中的尾气对氢气进行提取，不仅能够实现对电源的节省，而且有利于将企业的经济效益进行加强，符合我国可持续发展基本国策的要求，符合新能源的发展方向，具有广阔的发展前景。
结束语
综上所述，在针对合成氨生产中的废气利用与节能效益问题展开讨论的过程中，需要相关工作人员对合成氨尾气中的相关成分进行明确，从而根据不同的化学方程式对生产流程进行确定，促进合成氨生产中废气种类CO的甲醇生产，探究其合成氨气中的氢提取流程，最后对其尾气的其他利用展开分析，从而保证对合成氨生产过程中所具有的废气进行充分利用，在保证企业经济建设的过程中，实现对自然能源的节约，具体落实我国可持续发展战略的根本要求，促进国家长期稳定的建设发展。
参考文献
[1]孙俊龙.合成氨的生产工艺的现状及发展趋势[J].中国化工贸易，2013（2）：191.
[2]张呈果.合成氨工艺技术现状及其发展趋势[J].化工管理，2014（33）：185-185.
论文作者:盖锐,陈龙,徐学纲
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/17
标签：合成氨论文; 氢气论文; 甲醇论文; 过程中论文; 氧化碳论文; 万元论文; 尾气论文; 《基层建设》2018年第31期论文;