1、合成氨工藝條件的改進與節能楊榮 安徽建筑工業學院材化學院應用化學專業 合肥 230601摘要 本文從合成氨工藝中所存在的一些高能耗問題入手，主要分析了合成氨 工藝的改進方法，以及從熱力供給系統、反應催化劑及系統優化等方面采取措施 從而達到節能降耗的目的。文中所給的針對性措施可實際應用到合成氨工廠中。關鍵詞 合成氨 工藝改進 節能降耗 生產流程 改進措施1 前言合成氨工業自1901 年誕生以來，經歷了發明階段、技術推廣階段、原料結 構變遷階段、單系列大型化自動化階段和節能降耗階段，歷史近一個世紀。目前 正處于節能降耗階段。目前，由于世界范圍內的能源緊缺，造成了世界能源價格不斷上漲，而氮肥 的價格

2、卻保持相對穩定，因此高能耗的合成氨廠面臨著嚴峻的形勢和挑戰，這樣， 合成氨工藝的改進勢在必行。化學工業本來就是個能耗大戶，而合成氨又是高能耗產品，目前國內的中小 型化肥廠合成氨的能耗普遍高于國外先進制氨工藝廠。工廠的經濟效益由工藝的 能耗來決定，因此改進合成氨工藝是首要任務。合成氨的工業生產途徑 合成工業是能耗較大的工業之一, 根據原料品種和技術先進程度的不同, 單位產品的能耗差別很大, 因此, 所采用的先進技術應以總體生產節能為目標, 也就是說, 合成工藝開發的總目標在于節能，因此要從能量的綜合利用方面來考 慮節能方案。用余熱來加熱熱水以供鍋爐或其它工序用直接利用余熱副產高熱值的蒸汽供其它工

3、序用利用副產蒸汽發電供全廠用本系統內部自熱平衡天然氣合成氨工業流程圖降低合成氨工廠能耗的措施 中小型工廠一般以天然氣為原料制取氨，天然氣用量的多少直接決定著工廠 能耗，下面列出降低中小型合成氨廠能耗的一些措施：合成氨工廠造氣工序的節能措施降低吹風系統的阻力采用蒸汽自調系統優化造氣操作系統合成氨工廠變換工序的節能措施3.2.1 開發優質低溫高效變換催化劑變換爐合理分段并采用合適的降溫措施防止變換催化劑衰老、中毒與失活加強保溫、降低熱損失系統優化設計與優化操作合成氨工廠合成工序的節能措施3.3.1 開發優質低溫高效合成催化劑開發新型氨合成塔防止合成催化劑衰老、中毒與失活加強保溫、降低熱損失用吸氨制

4、冷代替壓縮制冷用吸收分氨代替深冷分氨回收放空氣中的氫氣和氮氣系統優化設計與優化操作綜合考慮上述各方面所提及的節能措施總結出節能方法與具體實施操作 1造氣爐整體改造技術 該技術包括造氣爐擴徑、夾套加高、出口管的移位、適合不同煤種的專用爐 篦、爐底轉動裝置采用變頻器進行調速控制等整體配套改造。改造后可明顯提高 造氣爐的制氣強度，降低煤耗。2合理選擇高效造氣鼓風機 要根據各種造氣爐爐徑、煤種、發氣量要求、系統配套設備與管道阻力的不 同，綜合考慮合理選擇風機，既要足夠滿足制氣吹風的風量要求，又要防止風量 過大而造成吹風氣帶出物增多。3自動加焦（煤）機技術 使用該技術可節省停爐時間，連續制氣、減少熱量損

5、失，縮短吹風時間，提 高單爐發生量，并有利于穩定爐溫與氣體成份，降低噸氨煤耗，減輕操作工的勞 動強度，減少事故發生。4油壓微機控制、爐況監測與系統優化技術 使用該技術可合理調節控制造氣循環分配時間、入爐蒸汽量、氫氮比和加煤、 下灰等，能對造氣爐的爐況全面監測并進行閉環調優，進而優化生產狀態，達到 造氣系統高產、穩產、低耗的目的。5采用高效除塵器 選用低阻的高效旋風除塵器，可提高煤氣的除塵效率，減少飛屑的損失與設 備管道的磨損。6集中式回收上、下行煤氣余熱 采用一臺集中式對應多臺造氣爐的熱管型余熱回收器回收上、下行煤氣余熱 有利于降低系統阻力及提高余熱回收率。7集中式高效洗氣塔 采用一臺集中式高

6、效低阻填料洗氣塔來取代常用的一臺造氣爐配一臺的空塔噴淋式洗氣塔，有利于降低系統阻力與提高洗滌冷卻效果，并可減少15%20% 的冷卻水與污水處理量。8提高入爐蒸汽品質 入爐蒸汽采用過熱蒸汽，有利于制氣過程中爐溫的穩定，提高蒸汽分解率與 單爐發氣量5%8%，降低噸氨原料煤與蒸汽消耗量。9吹風氣余熱回收 借助合成弛放氣助燃，采用集中式燃燒爐吹風氣回收技術，回收造氣吹風氣 的顯熱與潛熱，副產過熱蒸汽。有條件的企業可采用三廢流化混燃爐技術將吹風 氣與造氣爐渣結合在一起，回收利用副產過熱蒸汽，搞熱電聯產，有利進一步提 高節能效果與經濟效益。10降低造氣系統阻力 單爐發生量提高，對于配套的管道與閥門的口徑也

7、需相應放大，管道配置盡 量減少彎頭，配管流向要合理，對洗氣塔的煤氣管插入深度等需進行相應的調整， 這樣有利造氣爐的制氣與節約鼓風機電耗。11回收利用冷凝水 現有使用蒸汽加熱而冷凝下來的冷凝水被大量直接排至地溝，要盡可能改造 為全部回收利用，既能回收其熱量減少鍋爐燃料的消耗，又能節省水費與水處理 費，降低生產成本。12高效脫硫劑與防堵低阻脫硫塔 可采用888或888+栲膠等高效脫硫劑及不易堵塔的低阻脫硫塔，提高脫硫效 率，減少脫硫液循環量，降低電耗。13節能型全低變與中低低變換工藝 在采用寬溫鈷鉬低變催化劑的前提下，根據企業生產條件的情況不同，可采 用節能型全低變或中低低變換工藝。該工藝變換率高

8、、流程簡單、阻力小、蒸汽 消耗少，噸氨蒸汽消耗分別達到W250kg與W350kg。采用改進型的丙碳法、NHD法與變壓吸附法（PSA）脫除CO2工藝 這3種工藝均系當前各企業所采用的低能耗脫碳技術，具體選擇要從凈化氣要求，前后工藝條件及技術經濟指標結合企業具體情況而定。采用經濟合理的合成壓力 對于氨合成催化劑生產強度，根據低空速、高凈值、低阻力與節能的角度衡量及技術經濟分析，建議按1820t氨/m3d生產強度選擇合成塔與催化劑，使 其操作壓降低至22M24MPa （初期還要低2MPa左右），這樣可使噸氨節電50kWh 左右，還可增加2%3%的氨產量。采用活性好、寬溫、高強度氨催化劑及其相匹配的高

9、效節能型合成塔 可提高氨凈值，從而減少循環氣的循環量，降低循環機電耗，減少冷凍能耗。塔外提溫型合成工藝與二級余熱回收技術 對氨合成反應熱的回收利用采用該工藝技術，可使合成氣工藝余熱按位能高低獲多級利用，廢熱鍋爐副產蒸汽，軟水加熱器加熱軟水，可充分提高余熱回收 率，減少循環冷卻水用量。18氨氣、氫氣回收技術在合成氨生產過程中，由于生產負荷的變化，為保持合成系統的適宜操作壓 力，會造成合成系統中的放空氣和氨槽弛放氣量增加，而這部分氣體中均含有大 量的氨和氫隨之放空，導致合成氨各項消耗增多，成本加大。根據這兩種氣源的 不同組分和特性可分別采用膜分離技術回收放空氣中的氫氣以及采用無動力氨 回收技術回收

10、氨槽弛放中的氨氣。19制冷系統蒸發式冷凝器該設備是采用熱力學、傳熱學等工程學的先進技術，對交叉式冷卻塔和傳統 蒸發式冷凝器進行優化組合，具有結構緊湊、占地少、質量輕、安裝簡便等優點， 使用了高效傳熱元件，提高了換熱效率與冷卻冷凝效果，達到運轉功率小、耗電 量少、冷卻水消耗少的效果，是取代傳統的立式水冷冷凝器的有效節能設備。 20利用低位能余熱采用溴化鋰吸收制冷技術利用尿素、合成氨生產過程的低位能余熱（熱水、冷凝液等）采用熱水型溴 化鋰吸收式冷水機組制取低溫冷水，用于冷卻氮氫壓縮機一級入口煤氣、三級、 六七級入口煤氣，脫碳吸收液與氨合成循環氣等，可充分利用低位能熱量提高壓 縮機打氣量，減少脫碳吸

11、收液循環量、降低氨冷、冷凍機負荷，達到增產、降低 電耗的效果，在夏天等高溫季節效果尤為明顯。21機泵電機采用變頻調速技術對有負荷變化、經常造成機泵電機“大馬拉小車”的轉動設備如造氣的爐條 機、鍋爐給煤機、給水泵、空氣鼓風機、羅茨鼓風機、甲胺泵、液氨泵等，采用 變頻調速，實現平滑的無級調速，在生產過程中能獲得較佳調速，從而可取得明 顯的節電效果。對于高壓大中容量交流電機的調速，可采用內饋載波調速技術， 與高壓變頻相比，具有效率高、價格低、功率高等優點。22氮氫壓縮機的節電氮氫壓縮機的耗電占合成氨電耗的70%左右，因此合理選擇與使用壓縮機對 噸氨電耗關系密切。要逐步淘汰落后、高耗的L3.3-17、

12、4M8、4H8等陳舊壓縮機， 結合節能技改選擇單機能力$2萬t/a合成氨的大中型機組，使噸氨電耗明顯降低。 選用可靠的氣閥，延長機組無故障運行時間，確保循環油冷卻效果，提高一進壓 力，降低一進溫度，提高段間冷卻與分離設備效率等技術措施。盡量不采用不同 壓縮機機型的并機使用，防止由并機不和諧而造成的無效功損失與影響運行故障 周期。23企業電網系統節電該節電產品是通過對半導體瞬流控制技術，復合式實時濾波技術和遠程跟蹤 與診斷技術的重大突破，以10-12秒的反應速度對瞬流和高次諧波進行及時的測 試和有效的控制，同時能消除設備開關啟合引起的高能量突變引起的瞬流，提高 電源質量，減少電損，提高系統用電設備的效率。24蒸汽管道系統節能從鍋爐房輸送至各用汽點的蒸汽管道系統應遵循高壓輸送、低壓使用的原則， 可減少管道建設費用、減少散熱損失。系統應合理選擇與配置足夠的疏水閥，疏 水閥使用好壞直接影響到蒸汽的消耗，是節能潛力最大的地方。要做好蒸汽管道 系統保溫工程，減少管網的熱損失。MM廢然鍋爐N壓縮機汕7嶺Lj3MM廢然鍋爐N壓縮機汕7嶺Lj3 丁二 224LMJ H37. 3k.冷礙塔 +1.濾油器|