摘要：我国氨产量世界排名第一，其用途非常广泛，在国民经济中占据重要地位，是重要的化学工业原料之一。因此本文主要就氨工艺流程的系统分析与节能措施进行分析探讨，以供参考。
关键词：合成氨；工艺流程；系统分析；节能措施
前言：据可靠资料显示，我国每年在生产能源的同时浪费了大量可用能源，其中在合成氨的生产工艺中浪费掉的能源占据使用的大半。换言之，我们在生产能源的同时也是在浪费可用的能源，为了尽可能的避免浪费带来的损失，合成氨生产工艺在我国乃至全球都在讨论研究，怎样能使合成氨的利用更加节能。
1 合成氨概述
合成氨工业于20世纪初期形成，其最开始主要作为火炸药工业的原料，为战争提供服务。合成氨工业是基本无机化工之一。在化肥工业和基本有机化工中氨作为主要原料。在第一次世界大战之后，从最开始为战争服务后转向为工业及农业服务。然而推动合成氨工业发展最主要原因是农业对化肥的需求。农业增产最有效的途径是施用化学肥料，这在世界人口不断增长的情况下大大解决了粮食供应的压力。氨水和液氨体本身就是一种氮肥；在农业中都是以合成氨加工生产为主。可以说氨和这些含氮化合物是生产燃料、炸药、医药、合成纤维、塑料的重要原料。
2 氨工艺流程的系统分析
2.1 原料气制取
合成氨的原料是煤、天然气、重油、石脑油和焦碳等组成。这些原料在高温状态下与水蒸气作用生成以氢和一氧化碳为主体的合成气。此过程是强烈吸热过程。我国合成氨的主要制气方法为煤气化法。在工业上对于气态烃类普遍采用二段蒸汽转化法制取合成气。以重油为原料，利用氧气进行不完全燃烧，使烃类在高温下状态下燃烧与裂解产生的水蒸气与二氧化碳在高温下与甲烷进行转化反应，从而获得以氢气和一氧化碳为主体的合成气此方法称为重油部分氧化法。
2.2原料气净化
（1）原料气脱硫
天然气蒸汽在转化过程中，管式炉置于脱硫之后，以保护催化剂在蒸汽转化下的活性。煤气炉在间歇性制气过程中，为保护变换催化剂的活性，脱硫位于变化之前。在氧化重油部分生产的流程过程当中，脱硫与脱二氧化碳在同一甲醇洗涤系统中进行。原料气脱硫的方法有很多，其中主要包括干法脱硫和湿法脱硫两种。干法脱硫最主要有：活性炭法、有机硫化氢转化法和氧化锌法等。湿法脱硫按吸收过程可分为两种：化学吸收法和物理吸收法。
（2）一氧化碳变换
粗原料气中一般含有大量的一氧化碳。因此，一氧化碳在净化过程当中既是原料气制取的继续又是原料气的净化过程。最终，少量一氧化碳可通过三种方式进行脱除，其中包括：铜液洗涤法、液氨洗涤法或者低温变换连串甲烷化法。中小合成氨工厂主要以煤为原料，其中一氧化碳在变换工序中耗费大量外供蒸汽，是工厂的主要能耗工序之一。因此，中小型氨厂节能工作的重点在于如何降低一氧化碳的能耗。
（3）二氧化碳脱除
原料气再变换过程后含有大量的二氧化碳，。而这些二氧化碳必须在和成工序前彻底脱除。此时，主要制造尿素、纯碱、碳酸氢铵等重要原料的又是二氧化碳。因此，在合成氨的制作过程中，脱碳工序的双重目的就在于二氧化碳的脱除以及回收利用。工业上通常采用溶液吸收法来脱除二氧化碳。主要分为两大类：一类是循环吸收过程，首先吸收二氧化碳后在再生塔释放出纯态的二氧化碳，为制造尿素提供主要原料。另一类是现将其他产品与二氧化碳相结合同时进行，比如碳铵、联碱以及联尿的生产过程。
2.3原料气精炼
经过一氧化碳以及二氧化碳脱除后，其原料尚且含有少部分一氧化碳、二氧化碳、氧和水等杂质的残留。为了避免它们对合成催化剂的毒害，送往合成之前原料气必须经过精炼。一般原料气的精炼方法通常包含三种，即铜氨液吸收法、甲烷化法以及深冷液氮洗涤法。
2.4氨的合成
将精制的氢气与氮气合成为氨，主要提供液氨产品这是合成氨工段的主要任务。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆氨的合成工序主要有三部分构成，即在高温、高压和催化剂参与的三种条件下，氮与氢的混合气在合成塔中合成为氨；反应后的混合气体经三种状态分离出氨，即回收、冷却、冷凝；未经反应的气体和补充的新鲜气体在升压过程后将返回合成塔继续进行合成氨的反应。整体系统构成一个循环。整个合成氨工艺流程的核心是氨合成工段。工厂成本的高低直接取决于氨合成工段的生产状况，是合成氨厂高产低耗的关键工段。
2.5氨的分离
在合成塔内的合成反应因为受限于反应平衡，尚且还有大量氢气和氮气未发生反应。只有少部分氢氮气体合成为氨。因此，为了得到纯净的产品氮，同时也是为了充分利用合成塔出口混合气中未反应的氢气和氮气，需要从混合气中将氨分离出来。
3 合成氨生产系统节能技术措施
3.1造气工段采取一系列的节能技术措施和优化操作
（1）自动加焦（煤）机技术使用其技术可以节省停炉时间，连续制气、相对减少热量损失，吹风时间缩短，单炉发生量提高，并有利于保持炉温与气体成份，使吨氨煤耗降低，减轻操作工的劳动强度，减少并杜绝事故的发生。
（2）使用油压微机控制、炉况监测与系统优化技术，该技术可合理调节并控制下一系列工序，能闭环调优对造气炉的炉况全面监测并进行，进一步优化生产状态，达到造气系统低耗的目的。
（3）集中式回收上、下行煤气余热：运用一台集中式对应多台造气炉的热管型余热回收器回收上、下行煤气余热，有助于提高余热回收率及降低系统阻。
（4）集中式高效洗气塔：摒弃常用的一台造气炉配一台的空塔喷淋式洗气塔采用一台集中式高效低阻填料洗气塔来取代，有助于提高洗涤冷却效果并且降低系统阻力，同时冷却水与污水处理量可相对减少百分之二十。
（5）增强入炉率蒸汽品质：在制气过程中为稳定炉温，如炉蒸汽采用过热蒸汽，蒸汽分解率与单炉发气量将提高5%~8%，降低蒸汽消耗量与吨氨原料煤。
（6）吹风气余热回收：借助合成弛放气助燃，运用集中式燃烧炉吹风气回收技术，回收造气吹风气的潜热与显热以及副产过热蒸汽。有基础的企业可以采用三废流化混燃炉技术将吹风气与造气炉渣融合在一起，回收利用副产过热蒸汽，搞热电联产，能进一步提高节能效果与经济效益。
3.3 工艺控制节能
工艺控制节能主要利用余热，余热在工艺产生中共分为六类，即高温烟气余热、冷却介质的余热、化学反应余热、废汽、废水的余热等。而最简单的方式是直接利用余热，普遍用于：预热空气或软水，主要利用高温烟道排气，通过换热器来加热进入锅炉的空气或入炉软水。因为进入炉膛时空气温度会随之提高，从而使得燃烧效率增高；生产蒸汽及热水；制冷，它主要采用低温余热通过吸收式制冷系统从而达到制冷或空调的目的。
结束语
综上所述，在当今社会能源的匮乏和与之日益上涨的价格，眼下最重要的任务就是怎样才能让合成氨工业降低节能降耗。合成氨的制备质量主要与合成氨的工艺流程相关，所以，首先提高合成氨工艺流程的科学性于合理性，进一步分析怎样可以实现合成氨工艺的更节能，不断探讨工艺流程中能够节能的环节。完善合成氨工艺，采用节能措施，并合理利用能源是当今重中之重的任务。
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作者简介：
冯正浩 身份证号码：51300219861120xxxx
论文作者:冯正浩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/7
标签：合成氨论文; 氧化碳论文; 余热论文; 原料论文; 蒸汽论文; 节能论文; 工艺流程论文; 《基层建设》2017年第27期论文;