煤化工合成氨工艺分析及节能改造措施

煤化工合成氨工艺分析及节能改造措施

发表时间：2020-01-02T09:33:17.023Z 来源：《基层建设》2019年第27期作者：王长和

[导读] 摘要：煤化工合成氨的生产对于煤能演的消耗是十分严重的，因此加强对于煤化工合成氨的工艺流程分析以及对合成氨的生产过程进行节能改造是一项十分必要的工作，应当说这是对我国的可持续发展战略以及节能环保的一种支持。

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摘要：煤化工合成氨的生产对于煤能演的消耗是十分严重的，因此加强对于煤化工合成氨的工艺流程分析以及对合成氨的生产过程进行节能改造是一项十分必要的工作，应当说这是对我国的可持续发展战略以及节能环保的一种支持。并且在如今能源价格飞速上涨的情况下，在合成氨的生产过程中施行节能改造也能够在最大程度上减少对于煤能源的浪费从而提高工厂的生产效率、降低生产成本使得企业的利润变得更加丰厚。

关键词：煤化工；合成氨；工艺分析；节能改造

引言

合成氨生产过程会大量地消耗煤能源，故需强化对合成氨工艺的分析，并改造其工艺技术，实现能源节约，这对我国能源节约和可持续发展有重要意义。通过造气工段技术、废水循环利用技术、氨分离技术等技术改进，提升生产效率，减少能源消耗，使生产成本降低，对企业稳定发展有利。

1合成氨工艺流程分析

1.1制取原料气

生产的原料包括许多种类，不仅包括天然气、焦炉煤气和煤炭生产，还包括重油、石脑油等，在制备合成气的条件下，将这些材料置于高温和水蒸气效应的条件下。固体焦炭、原煤，一般采用固体燃料气化法制备合成气；针对剩余部分，一般采用非催化部分氧化法制备合成气；对于石脑油等，可以通过循环蒸汽法的第二阶段。本程序的目的是制备含氮和氢的饲料气体。氢气主要由天然气、石脑油、重油、煤、焦炭、焦炉煤气等原料组成。一般来说，这些材料在高温和水蒸气中都是氢气、一氧化碳和合成气的其他成分，这一过程被称为气化。对于固体原料煤和焦炭，通常采用固体燃料气化制备合成气的方法；采用合成气的非催化部分氧化渣的方法；在工业生产合成气中，利用二次蒸汽重整过程，对气态碳氢化合物和石脑油进行了二次蒸汽改造。氮主要来自于空气，可以通过物理方法液化空气或化学方法获得。第一种物理方法是首先降低空气液化温度，再次升高温度，低沸点的氮气体逸出，以获得高纯氮。化学方法是在空气中制造碳，在气体中重新吸收二氧化碳是氮气。.

1.2净化原料气

净化处理原料气是合成氨工艺的重要流程。这一流程相对复杂，包含以下几个环节：第一，变换一氧化碳。由于通过煤气化制取的原料气内含较大比重的一氧化碳，而在合成氨生产过程中需要将水蒸气、一氧化碳向氢气、二氧化碳进行转变，将一氧化碳向二氧化碳进行转变可以降低其脱除的难度，同时可以增加氢气含量。在工业生产过程中，变换一氧化碳是一个需要消耗大量能量的工序，因此应使这一工序的能耗降低，以解决能源浪费问题。第二，原料气脱碳脱硫。在合成氨生产过程中，脱碳脱硫是重要环节。可以通过两种方式进行脱碳，一种是物理吸收法，另一种是化学吸收法。脱碳的目的是为了避免出现催化剂中毒现象。在脱碳过程中，回收利用二氧化碳是重要工序，由于二氧化碳不仅能制造碳酸氢铵，还可以制造纯碱和尿素等，因此回收利用二氧化碳可以实现资源节约的目的，同时能得到环保的效果。另外，脱硫的方式也包括两种，一种是干法脱硫，另一种是湿法脱硫，其中干法脱硫指的是通过固体脱硫剂进行脱硫，可取得良好脱硫效果，但脱硫剂难以再生，在精脱硫中较为常用；湿法脱硫指的是通过溶液进行脱硫，此种脱硫方式具有可再生性，在粗脱硫中较为常用。

1.3氨的合成

在合成氨生产时，氨的合成是重要环节，之前制取原料气、净化原料气的目的在于更好地完成合成环节，以生产出高纯度合成氨。这一环节需要在高压、高温条件下进行，同时需要辅助使用催化剂，因此氨含量仅为10%~20%，在此种情况下要想增加氨含量，则需采用氮气与氢气循环系统，以不断地提取出氨气和氢气，进而生产出合成氨。

2 合成氨的节能改造措施

尽管合成氨的用途十分广泛，其生产工艺也趋于成熟但是合成氨的生产对于能源的消耗也是十分巨大的。合成氨的生产必须依靠不可再生能源作为材料因此可以氨本身就是一种不可再生能源的另一种存在方式，因此做好合成氨的节能改造措施从而保证合成氨生产减少对于能源的消耗和提高能源的利用效率就显得尤为重要了。

2.1 核心装置氨合成塔的改造。氨合成塔是煤制合成氨装置的核心部分，它对催化剂的质量要求比较高，强调气体在催化剂床层需处于均匀分布的状态，对氨合成塔技术的改进要简化煤制合成氨装置的操作，提高调节控制的可操作性，提高运行效率，增加安全性能，降低消耗，增加合成氨的制造。目前对于按生产核心装置的改造应用较广的技术有 S-100 型氨合成塔以及 S-200 型氨合成塔，这两种氨合成塔都充分地运用了托普索工艺，是应用托普索工艺的最好典范。

2.2 改进废水的循环利用技术。合成氨的生产中，生产者为了节约成本所使用的原材料通常都是碎煤，碎煤形成煤气水后其中焦油和粉尘的分离并不彻底从而导致了合成氨生产的管道出现了堵塞的情况，从而增加了合成氨生产国中的热损失增加。除此之外，废水的利用也可以提高合成氨的生产降低煤能源的消耗。针对废水的循环利用技术改造，要对焦油、煤粉进行二次甚至是多次沉降同时还要加气浮装置，争取在进行了二次沉降或是多次沉降后，较低煤气水当中的油质量浓度和悬浮物，减少煤制合成氨装置堵塞概率的发生，提高装置的运行效率。

2.3造气工段技术改进

①自动加焦机技术。这一技术的应用不仅可以节约生产时间，还可使能量消耗减少，另具备较强的安全性；②煤气余热集中回收技术。针对生产中的余热可以通过回收器进行回收，使资源得到充分利用，以实现回收利用资源的目的；③炉况监测与油压微机控制技术。这一技术不仅可使分配时间得到合理化调节，还可使对造气炉环境和具体情况进行全面监测，并做好反馈和调节工作，使生产效率提升，能源消耗得到节约；④集中式高效洗气塔。通过高塔喷淋式洗气塔使系统阻力降低，同时使污水和冷却水减少；⑤吹风气余热回收技术。回收吹风气余热可节约资源，通过集中式燃烧炉吹风气回收技术进行回收，部分企业通过三废硫化混燃技术对余热进行回收，避免浪费资