浅谈合成氨生产系统节能技术措施

浅谈合成氨生产系统节能技术措施

发表时间：2020-04-02T07:50:38.328Z 来源：《防护工程》2019年22期作者：李朝

[导读] 如今，我国综合国力明显提高，科学技术水平更上一层楼，各种计算机技术、信息化技术出现在人们面前，融入到工作与日常生活当中。

李朝

河北金万泰化肥有限责任公司河北石家庄 052160 身份证号码：1301841983****1050

摘要：如今，我国综合国力明显提高，科学技术水平更上一层楼，各种计算机技术、信息化技术出现在人们面前，融入到工作与日常生活当中。其中，化工行业获得了迅猛的发展，其在我国社会生活中的应用越来越普遍。化工制品的存在不仅大大的便利了人们的生活，其在人们生产和生活中的应用提高了人们生活的质量。并且由于化工产品所使用的生产方式不同，所以不同的生产方式生产的产品也不同。正是由于化工产品具备的这些优点，促进了我国化工产业的发展。这在一定程度上也促进了氨产业的发展。氨不仅应用在农业生活汇总，而且还在医药行业的应用也较为普遍，尤其是随着各个行业对于合成氨的需求和要求越来越高，使得合成氨生产的产量和质量也获得了较大的提升。就目前来说，合成氨在生产过程中还存在着较大的问题，如能源的浪费等，并随着我国对环境保护和节能减排工作的重视，在合成氨工艺生产和应用过程中，需要将节能减排的理念贯彻到合成氨生产的各个过程。

关键词：合成氨；生产系统；节能技术措施

引言

节能与降耗已经成为新时期新形势下各行业中各企业转型升级关注的重内容，在提升企业市场竞争力，保障企业健康、稳定与可持续发展中发挥着至关重要的作用。

1合成氨生产工艺中的不足之处

在进行合成氨工艺生产期间，有下面几个不足的地方：首先，生产技术太过于老套落后，没有跟上时代发展的步伐，这在很大程度上阻碍了生产效率的提升，使得氨气的合成不满足现代化工业生产的需要。其次，在进行合成氨工艺生产过程中，会出现能源浪费的现象。然后，没有健全的生产合成管理制度，这给生产合成来说带来了不好的影响。最后，在进行合成氨工艺生产的过程中，没有办法保障所供应的能源是出于充足状态的，这在一定程度上阻碍了生产的进行。

2合成氨生产系统节能技术措施

某公司合成氨规模15万t／a，原料分别是煤制油公司供给的99.9％（φ）氢气与裂解装置供给的95％氢气，经过PSA变压吸附塔提纯到99.99％，与煤制油供给的99.99％的氮气按3∶1混合，压缩后送入氨合成塔反应生成氨。反应放热通过加热反应器、余热锅炉回收。产品气氨通过冷凝分离，最后送煤制油气化与锅炉装置脱硫除硝使用

2.1提高单程转化率

合适的反应温度、压力、空速，当催化剂活性降低导致能耗较高时，及时更换是提高单程转化率的有效措施。

2.1.1催化剂影响

氨合成是放热可致体积缩小的可逆反应，因为在同等条件下反应很慢（同等条件指在高温、高压中有催化剂与无催化剂的对比下），所以必须借助催化剂增加反应速率。铁系列催化剂活性高，价格低廉、耐温性能好、抗中毒能力强、使用寿命长，所以在行业内广泛使用。氨合成催化剂在使用过程中，受硫、磷、温度、灰尘附着等因素的影响会逐渐老化，具体表现在净氨值下降、热点温度下移。

2.1.2空速影响

空速的增加提高了液氨产量，空速从10000ｈ－1提高到20000ｈ－1，产量提高率＝（2417－1350）／1350＝79％。但空速增加1倍，电耗增加1倍（等压过程），所以低空速有利于节能。在一定负荷运行下，优化工艺运行的温度、压力、空速等条件，追求高转化率，降低循环量，降低电耗。在9.1MPa，进塔气量123895Nm3／h，液氨产量10.03t／h的条件下，当转化率降低1％，进塔气量增加4.6％，合成气压缩机电耗、氨冷冻负荷随之增加。

2.2废水循环节能

在合成氨生产过程中，由于其在生产过程中以碎煤为原料，所以实际生产出来的煤气中含有大量的焦油和粉尘。并由于焦油和粉尘很难进行分离，所以很容易造成合成氨管道发生堵塞现象，导致热量损失。针对这种情况的存在，我们可以通过废水循环来提高其生产的效

率，使得生产装置能够更加有效的运行。合成氨装置主要以天然气部分氧气化法生产乙炔的尾气为原料，采用成达公司提供的低能耗、加压催化转化法生产合成氨，这样不仅减少了对煤的使用，降低投入，而且还减少了污染物的产生，降低了对环境的污染，具有较高的使用价值。

2.3优化生产操作

依据生产负荷情况及时调整机组运行台数。因为本装置产生的液氨仅供煤制油内部使用，属“以用定产”的生产模式。当前液氨消耗非常稳定地维持在240t／d，差不多就是半负荷生产（满负荷是450t／d）。经过对机组能力的考察与论证，决定将合成气压缩机两台机组运行的模式调整为单台机组运行，两台机组运行时合成气压缩机的每台的电流是100～110A，单机组运行后电流上涨到145A，仅电机电能消耗一项即可每小时节约1041.9kW·h。因为压力提高，转化率提高，循环气量减少，冷冻机组负荷也相应降低，氨冷冻机组电机电能消耗每小时节约304.5kW·h。除了提高单机负荷、降低设备运行台数，降低单机运行回流量也是降低机组电耗的重要措施。回流对系统不做功，降低回流就是减少无用功，降低了机组运行电耗。合成气压缩机单机回流分一回一、二回一、三回三。进塔气进热交换前有系统回流阀，调节循环气量，降低系统回流也是降低电耗的有效措施。

2.4降低入塔惰性气体组分

提高反应气纯度能大大降低入塔惰性气体组分，减少惰性气体排放。老合成氨工艺中，氢气纯度不高，导致惰性气体排放量很大。降低入塔惰性气含量对合成氨的影响有以下几点：①降低了原料气的排放；②减少了氨的排放；③降低了合成气压缩机、氨冷冻机做功。

2.5保持长周期稳定运行

开停车会造成原料气体放空，氢气、氮气消耗增加，电耗增加。在开停车过程中，不但原料气体放空，而且置换系统消耗了大量工艺氮气。开车时，在升温过程中未产出产品，机组却正常运行消耗电能，开工加热炉消耗燃料气。初期低负荷运行时，运行机组造成电单耗增加；开停车时，造成循环水、氮气、仪表及单耗增加等。减少开停车次数可降低成本增加效益，保持长周期稳定运行。

2.6反应热的综合利用

NH3反应的反应热为46.2kJ／mol，反应热部分用于加热进塔原料气，部分热量通过合成汽包副产蒸汽。热量的回收利用，降低了循环水用量、冷冻用量和电耗。

结语

综上所述，仅整合合成气压缩机和氨冷冻机运行、降低循环水用量这两条措施，每小时就可节电1910.9kW·h，按照电费0.36元／kW·h 计，可节约成本68.79元／t（液氨）。合成氨作为传统成熟工业，新型设备、工艺技术已经少有创新发展。自2008年经济危机后，中国的经济已经从原来的高速增长转向高质量发展。当前，针对各企业工艺情况，提高精细化管理，每个操作过程、工艺控制指标数都要根据实际情况合理优化。节能降耗、降本增效，是时代的召唤，也是化工生产管理人员的使命。

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