探究煤化工合成氨工艺及节能改造策略

探究煤化工合成氨工艺及节能改造策略

近年来，我国化工产业取得了巨大的发展成就。化工产品日益增多。化工产品的使用为日常生活提供了巨大的便利。化工产品具有丰富的种类和生产方式。氨在农业化肥中得到了日渐广泛的使用，该化学物质主要通过各类不同材料，诸如煤、炼油气以及石油等生产合成氨。合成氨在农业、工业以及医药业等诸多领域得到了广泛应用。本文浅析了煤化工合成氨工艺，探究了煤化工合成氨工艺的节能改造策略，以期为煤化工合成氨提供借鉴。

标签：煤化工;合成氨;节能改造

前言：当前，我国的合成氨化工科技取得了迅速发展，并得到了日渐改进。煤化工合成氨工艺日渐成熟，并在合成氨工业实际生产中得到了日渐广泛的应用。煤化工合成氨工艺具有相对较低的成本，且能合成纯度较高的氨，但该工艺以煤为原材料。为降低合成氨工艺对煤的消耗，要立足于实践，采取有效措施，提升煤化工合成氨效率，有效实现对煤化工合成氨工艺的节能改造。

一、煤化工合成氨工艺

1、制取原料气

煤化工合成氨的首个工艺环节，是制取原料气。一般通过煤化气法制取原料气，借助氧气、蒸汽，并结合催化剂，对煤实施有效的高温加热，对煤进行分解，产生相关可燃气体，诸如一氧化碳和氢气等。然后，通过二段蒸汽实施转化，实现对氨气的有效合成。

2、净化原料气

对原料气进行制取的方式较为粗略。原料气制取完成后，还残留着一氧化碳、微量氧气、二氧化碳以及大量硫化物，导致原料气缺乏较高的纯度。为实现对原料气的有效提纯，要对原料气进行严格净化。净化工作能将原料气中残留的氨气及氢气之外的所有杂质有效去除。同时，对原料气进行净化，要注重有效脱硫以及脱碳。去除原料气中所含的一氧化碳具有较大的难度。为实现对一氧化碳的尽快去除，要先对一氧化碳实施有效转化，使之转化为二氧化碳以及氢气，降低去除难度，实现对杂质的有效去除，增加氢气原料的提取量，为合成氨提供更多原料[1]。对一氧化碳进行清除，实际上延续了对原料气的制取。在该过程中，一氧化碳还能实现对部分氢气的有效转化。将原料气中所含的一氧化碳有效清除后，即实施脱硫工作，有效清除硫化物质。实施脱硫工作，能有效提升合成氨的实际质量。同时，硫化物质具有毒性。只有将原料气中所含的硫化物质及时有效地清除，才能增强合成氨制取的安全性。工业脱硫常用的手段主要有两种，一种是物理化学吸收法，一种是低温甲醛洗法。对粗原料气实施一氧化碳变换后，变换气中含有一氧化碳、二氧化碳、甲烷以及氢气等成分，其中，含量最多的是二氧化碳。一般情况下，通过溶液吸收法，对原料气中所含的二氧化碳进行脱除。

3、精炼原料气

对原料气所含一氧化碳进行变换，并对原料气所含的二氧化碳进行脱除后，少量杂质，诸如一氧化碳、氧气、水以及二氧化碳尚残存于原料气中。为避免此类杂质毒害合成催化剂，在对原料气进行合成前，必须对之实施精炼。通常采用三种方法对原料气进行精炼，一是铜氨液吸收法，二是甲烷化法，三是深冷液氮洗涤法。

4、对氨进行合成

在生产合成氨的整个过程中，对氨进行合成极为重要。制取原料气、净化原料气以及精炼原料气，均是为合成氨做准备，实现对高纯度氨的有效生产。要在高温以及高压条件下，并借助催化剂，对氨进行合成。在上述生产条件下，气体所含氨的实际含量少于10%～20%，为增加合成氨的实际含量，须对氢氮气循环系统进行采用。对氨分离进行循环使用，据此提取氨气，实现与氢气的有效合成，产生合成氨。

5、对氨进行分离

在合成塔内，反应平衡会对合成反应形成限制。仅少量氢氮气体能实现对氨的有效合成。大量氢气未能实现与氮气的良好反应。为实现对合成塔出口相应的混合气中所含的尚未发生反应的氢氮气的充分利用，并提升产品氮的纯度，需从混合气中将氨有效分离出来。通常采用如下方法对氨进行分离，一是水吸收法，一是冷凝分离法。当前，大型氨长普遍对冷凝分离法进行采用，据此对氨进行分离。该法是借助氨冷法对混合气中所含的气态氨进行冷凝，使之形成液态氨，再借助分离器，实现有效的气液分离[2]。

二、煤化工合成氨工艺的节能改造策略

合成氨具有极为广泛的用途和日趋成熟的生产工艺，但生产合成氨会消耗巨大的能源。煤化工合成氨生产，将煤作为材料。对此，要采取有效策略对煤化工合成氨工藝实施节能改造，降低对煤炭能源的消耗，并促进煤炭资源实际利用效率实现大幅度提高。

1、改造氨合成塔

在煤制合成氨工艺相关装置中，氨合成塔是重要的核心装置。氨合成塔要求催化剂具有较高的质量，且催化剂床层要求该处气体保持均匀分布的良好状态。改造氨合成塔相关技术，要注重对装置相关操作进行简化，增强调节控制具备的可操作性以及安全性能，促进运行效率实现大幅度提高，实现对煤消耗的有效降低，制造更多的合成氨。当前，S-100型以及S-200型氨合成塔对拓普索技术工艺进行了充分运用，实现了对氨合成塔的有效改造。

2、对废水循环利用技术进行改进

在生产合成氨的过程中，生产者为降低成本，通常将碎煤作为原材料。碎煤经过加工，形成煤气水，难以彻底实现对焦油和粉尘的有效分离，极易堵塞生产合成氨的相应管道。同时，还会在合成氨生产过程中增加热量损失。对废水进行循环利用，能促进合成氨生产效率实现大幅度提升，并能实现对煤能源实际消耗的有效降低。对废水循环利用技术进行改造，要对煤粉和焦油实施至少二次的沉降，并对气浮装置进行增设，促进二次沉降完成后，实现对煤气水所含悬浮物以及油质量浓度的有效降低，避免合成氨装置发生堵塞，大幅度提升装置运行的实际效率[3]。

结语

综上所述，煤化工合成氨工艺主要包括制取原料气、净化原料气、精炼原料气、对氨进行合成、对氨进行分离等工艺环节。要通过改造氨合成塔、对废水循环利用技术进行改进等策略对煤化工合成氨工艺实施节能改造，降低对煤炭能源的消耗，并促进煤炭资源实际利用效率实现大幅度提高。

参考文献：

[1]赵永刚. 煤化工合成氨工艺分析及节能改造措施[J]. 科学技术创新，2016（34）：270-270.

[2]程立斌，闫庆雷. 合成氨工艺分析及节能改造措施[J]. 化工设计通讯，2017（6）.

[3]赵新明，王燕. 合成氨工艺分析及节能改造措施[J]. 科学中国人，2017（8X）：68-68.