合成氨技术工艺现状及转型升级

合成氨技术工艺现状及转型升级
作者：陈超
来源：《科学导报·学术》2020年第73期
【摘要】供给侧改革的背景下，我国综合国力大大增强、促进了化工企业的创新和发展，产品更加丰富。

目前，市场经济的发展离不开化工品的需求，而合成氨工艺技术的发展至关重要。

合成氨工艺至关重要，但是，合成氨工艺中会存在着一些问题，如能源消耗过大问题等，制约着产业向前发展。

结合当前合成氨工艺现状，要对现有合成氨工艺进行改革、完善相关技术，更好地满足社会需求，提升企业生产效率和质量。

【关键词】合成氨;工艺现状;转型升级
近些年来，合成氨工业是一个特殊的传统行业，生产合成氨原料来源于能源，设备实际上是一座能源转化装置。

在化工产品领域，合成氨技术用于生产尿素和硝酸，满足农作生长需要、促进农业健康发展。

目前，我国倡导绿色节能环保，工厂要积极转变、努力创新生产技术，完善合成氨技术和工艺。

一、合成氨技术工艺现状
一般来说，合成氨生产过程分为三个步骤：（1）造气，以能源（天然气、煤）为原料来制备含有氢气、氮气的粗原料气;（2）净化，粗原料气中含有一氧化碳、二氧化碳等杂质，在进入合成塔前要除去各种杂质来获得纯净的氢氮混合气;（3）压缩与合成，把气压压缩到高压，以便在催化剂及高温条件下合成氨。

目前，合成氨工艺技术绿色化发展是大势所趋，各个企业在积极转型升级进行合成氨产出和生成，加快技术升级步伐、有效促进和发展技术能力，高效率产出合成氨。

伴随着国家产业政策调整，提升合成氨效率成为企业发展的必经之路。

二、合成氨技术工艺转型升级策略
1.企业规模转型升级
对于合成氨的化工行业来讲，经济效益最关键在于成本，企业规模越大、成本相对更低。

目前，我国国内合成氨装置有四百余套，其中有一半以上是中小装置（年产20万吨以下），国家石化产业调整要求要进行产能置换、淘汰技术落后产品，相关政府部门要做好规划响应国家政策，淘汰、兼并落后企业，以产能置换方式来新建大型合成氨装置，着力提升企业生产规模，有效降低企业运营成本，实现合成氨在规模上转型升级。

2.关键设备转型升级
对于合成氨来讲，原料的消耗是生产成本中的决定性因素，而工业设备运行成本與能量转化、传递有着密切关系。

合成氨工业生产中，原材料消耗最大的设备是锅炉或蒸汽转化炉，降低设备的能量消耗是合成氨工艺升级的重点所在。

现有产出条件下，可以实行多联产方式，合理融合合成氨工艺流程，改进生产设备、提升生产装置效能。

合成氨未来发展上，要积极研发新的装备来促进合成氨产量提高，管理者要重视与科研院所合作来改造升级设备生产效率，增加企业生产效益，更好地适应国家绿色发展要求。

根据研究和分析，合成氨过程中蒸汽产生和重整过程中损失热量最大，应当予以适度优化来最大限度利用废热，采用蒸汽透平及装置自动化来实现重整。

国外KBR公司的KRES转化工艺取消了燃烧天然气提供热量的一段炉转化炉和辅助锅炉，以建立起大型合成氨装置来实现设备转型升级达到节能、节气目的。

目前，我国有多套大型合成氨设备，但配套装置技术并不先进，亟待优化和改进，有效提升装备效率。

在工程师努力下，国内以天然气为原料的合成氨工艺综合能耗有了显著降低，原因在于催化剂改进及蒸汽透平整合，这表明合成氨工艺中做好装备优化升级大有可为。

此外，国家政策在鼓励企业设备转型升级，管理者要积极作为、努力做好企业设备技术改造工作，抓住节能的技术关键，实现效率和效益同步提升。

3.工艺技术转型升级
工艺是生产的重要环节，流程中每一步小小改进必然优化和提升合成氨生产效率。

绿色化生产对合成氨工艺提出了更高要求，这就需要实现工艺创新，推动企业生产效益和质量更上一层楼。

目前，合成氨经历了一百多年发展，生产工艺趋于成熟，转型升级主要依赖于催化剂技术进步，以此提升生产效率、降低能耗。

在合成氨的生产中，从制气到最后合成都是多相催化完成，催化剂在其中起着关键作用，活性高低直接关乎着经济效益。

相同氨产量的条件下，高活性催化剂有效提升氨净值、减少能量和动力消耗，提升生产效率。

目前，新型高效ZA-5型低温低压氨合成催化剂受到合成氨企业的关注，逐渐在企业生产中应用，有效提升经济效益。

以往生产中，我国合成氨追求高温、高压来生产，其中要消耗大量能源，降低生产所需压强和能耗成为合成氨工艺发展的一大趋势，而低温低压型催化剂符合上述趋势，极大地降低能耗水平。

合成氨生产过程中，可能会产生各种杂质，整个生产工艺流程中要严格控制、避免出现其它杂质，采取节能环保方式来安全生产。

随着社会的不断进步，全球资源在逐步消耗，合成氨工艺要降低能耗、实现绿色化生产，应充分结合西方发达国家氨工艺生产与我国实际生产来不断优化、改进生产技术，有效降低企业能耗、提升生产效益，为构建环境友好型社会做出贡献。

参考文献：
[1]祁永贵，曾广祥.合成氨工艺技术的现状及其发展趋势[J].当代化工研究，2018（08）.
[2]雷玉平，王娟娟.合成氨催化技术与工艺发展探究[J].化工管理，2018（01）.
（作者单位：山西兰花煤化工有限公司）。