摘要：合成氨是一个复杂的系统工程，节能减排需要综合治理，从原料、技术、设备，管理等诸多方面猛下功夫。就单元技术来说，工艺技术进步是节能减排最重要的措施，其贡献率可占据节能减排总量的半壁江山。而工艺技术和条件是依催化剂的性能来决定的，而催化剂的性能又要有合适的、先进的工艺相配套。氨合成催化剂是工艺技术进步和节能减排的核心和关键。本文探讨了合成氨系统的能源利用及节能。
关键词：合成氨系统；能源利用；节能；
能源和原材料消耗指标计算分析，主要耗能设备运转效率，节能技改项目的经济技术评价分析等，计算得出该公司的合成氨的综合能耗情况，分析能源利用和物料管理上的不足，并加以改进，实现更合理的能源优化配置及利用。
一、发展现状
迄今为止，我国合成氨工业得到了迅猛的发展，其产量在世界上已经遥遥领先。通过利用无烟煤、天然气等多种原料，合成化肥及合成氨等。目前，各种合成氨企业，无论其规模大小，都得到了迅猛的发展。具有相对合理的总体结构，大约实现了4500万吨的年产量，基本上实现了国内氮肥的供需平衡。并且拥有了相当的竞争力，能在国际合成氨工业中，占有一席之地。提高经济效益及以及节能减排，将是未来合成氨工业的主要发展趋势实际生产中，合成氨的能耗随原料品种、生产方法和规模、管理水平而异。若不考虑外部条件影响，实际能耗可按设计能耗计。影响实际能耗的因素有：一是原料和生产方法。以天然气为原料制氨的能耗低于煤和重油；加压气化优于常压气化，较高压力下生产能耗较低。二是生产规模。不同原料的大规模（1000t/d）生产，均比小规模（<200t/d）生产的能耗低。
二、合成氨系统的能源利用方法介绍
合成氨所指的就是氢气与氮气受到高压催化剂作用后合成的氨，也可称为氨气，世界上的氨大部分都是合成氨，氮是其主要元素，在自然界中有广泛分布，空气中的含氮量也非常高，其体积约为79%。合成氨的用途较多，它可以用来制作氮肥，是一种非常高效的肥料，在农业增产中有着较高的应用价值。针对目前合成氨系统的节能及能源充分利用改造，根据公司主要采用加压催化部分氧化工艺为代表的焦炉气制气生产合成氨的技术特点，利用系统内部余热、循环利用进行节能化改进，从而能提高能源利用率、节约资源，实现节能目的。净化处理粗原料，有利于将氮气与氢气以外的杂质清除，这一过程主要包括以下几个步骤：
1.CO 变换。无论采取何种原料制取方法，均含有一氧化碳，体积分数通常在12%至40%之间，采用一氧化碳变换反应，在不同温度条件下完成变换，主要包括低温变换与高温变换，可以控制一氧化碳浓度，使其降低至0.25%，这一过程实际上就是净化过程。
2.脱硫脱碳方法。所有粗原料气的制取，均含有碳与硫的氧化物，要想防止氨生产过程中，出现催化剂中毒的情况，需于合成前，采取脱碳操作，原料主要为天然气，转化法为蒸气转化法，脱硫为首道工序，以一氧化碳变换情况为依据，明确耐硫催化剂脱硫情况。
3.二氧化碳精制方法。通过一氧化碳变换、二氧化碳脱出后，原料中会包含少量一氧化碳与二氧化碳物质，必须采取措施减轻氨合成催化剂毒害作用。在合成工序实施前，需净化原料气，这就是所谓的精制过程。
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三、合成氨系统节能分析
1.变频器及内馈斩波调速技术应用。目前在合成氨生产中，变频器技术在离心风机与复泵中的应用已很成熟。内馈斩波调速技术主要由斩波控制装置与内馈调速电机所构成的，这种技术为新型的交流调速法，较为适合高效节能的交流电机调速，与最优高压变频器比较，内馈斩波技术具有价格低、效率高、功率高及谐波量少的特点。内馈调速是把调速电机部分转子的功率，用电能方式反馈到内部调节绕组中，将损耗忽略，调节绕组功率和转子所移出功率就相同，反馈给绕组功率较多，其轴功率的输出就会变少，转数也低。其斩波本质为主电路数字控制的技术，它可称之为高速开关，能按照一定周期与频率进行接通与关断，对斩波开关占空比进行控制，能有效控制逆变电流，并控制反馈及内窥绕组功率与电流，实现内馈斩波调速，解决晶闸管断开的问题，还摆脱移相控制，对其优化组合，这种技术具有工艺简单，成本较低，抗干扰性强及可靠性高等优点。
2.无功功率的补偿技术。在合成氨运转设备当中，大多数设备不仅需要有功功率的支持，还要有些电能形成交变的电磁场，交变电磁场电能与有功功功率不同。对于电能来说，有功于无功损耗均是种浪费，在无功功率不能满足供求时，电压水平会降低，电能质量变差，但无功功率又会损耗电能，为满足无功功率的需求，减少电能损耗，采取无功补偿的方法，无功补偿主要有调相机、电网与电力电容器并联、高压架空线路应用及同步电动机进相运行等方法，电网与电力电容器并联装置，造价比较低，损耗少，维护也容易，与其他专用的无功补偿装置相比，能量损耗要低出许多；在无功补偿方式中，电网与电力电容器的并联是比较经济合理的。
3.混燃锅炉技术迹节能煤气炉技术。此处混燃锅炉技术所指的是第三代回收装置中三废流化的混燃锅炉，在生产过程当中，造气炉渣、吹风机与煤气沉淀细灰等，掺进一些粉煤与煤矸石在锅炉里流化燃烧，所产生高温烟气，通过锅炉回收供给汽装置应用。此装置能够实现给水液位的自动控制，其鼓风机与引风机采取电动机来调节执行器，以实现微机的远程控制，还克服了前一代氢气爆炸缺点，保障了回收安全性，对于燃煤调节弹性较大，能够在大范围内有效调整负荷。此种装置下的各风机没有备用，尤其是引风机，其运行的稳定性，直接影响着整个运转系统，加强配风量调节以及造气工段的联系，煤机应恰当倾斜安装，方便燃煤进到炉床，降低煤机磨损，运用冷渣机可回收炉渣，实现节能。在合成氨生产中，节能煤气炉的应用，能够增加煤量，提高单炉小时的发气量，和原来槽式夹套比较，节能煤气炉的夹套更换更为方便，降低了煤气炉对煤层热量吸收，利于炉温均衡与气化层稳定，降低热量损失，加强了热量有效的利用率，这种运转设备的带出物少，磨损小，维修费用降低，且操作环境相对较好。
4.脱碳技术。低能耗变压吸附脱碳技术是对变换气中大量CO2（体积分数为 18%～30%）的净化过程，主要是利用吸附剂对变换气中不同组分的吸附能力随压力变换而呈现差异的特性，对变换气中的不同气体组分进行选择性吸附。采用该技术脱除合成氨变换气中 CO2，经过企业多年不断改进和创新，低能耗变压吸附脱碳技术已成为合成氨行业中使用最多的脱碳技术。从企业使用情况看，该技术具有能耗低、不消耗蒸汽、脱碳后CH4体积分数可降低到 0.2%～0.4%、操作简单等优点，节能与经济效益明显。
通过采取合理的措施，有利于对能源动力结构进行调整，达到降低成本，提高经济效益的目的，合成氨系统是现阶段一项可靠的技术，在系统运动过程中，要明确物料与能源的具体利用情况，防止非正常流失的出现。企业要注重净化方法的选择，实现合成氨系统的节能改造。
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论文作者:王金建,李少军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/18
标签：合成氨论文; 节能论文; 技术论文; 脱碳论文; 氧化碳论文; 功率论文; 系统论文; 《基层建设》2018年第33期论文;