大型煤制合成氨装置增产节能技术改造的几点思考

大型煤制合成氨装置增产节能技术改造的几点思考

摘要：氨在我国甚至是世界上的地位都很重要，它是世界上产量最多的一种无机化合肥。氨具有密度小、沸点高、易溶于水等优点，被广泛用于生产化学肥料方面，是农业化肥必不可少的原料之一。在工厂当中煤制合成氨装置被普及应用，然而，由于煤炭的使用会对环境、人类身心健康产生极大的危害，因此，托普索工艺被提出运用在合成氨的制作中。本文将简单地介绍煤制合成氨装置以及托普索工艺方面的知识，然后提出煤制合成氨装置产生的问题以及提出对于煤制合成氨装置增产节能方面技术改造的若干点思考。关键词：煤制合成氨增产节能技术改造

随着我国经济的发展，对氨的需求量也随之加大，传统的氨生产模式已经不能够再适应新时代的需求了，于是，合成氨方法就被提出来，基于我国丰富的煤炭资源实际情况，煤制合成氨装置被生产出来，煤制合成氨是现阶段使用得最普遍的一种合成氨制作方法。煤制合成氨是指以煤作为原材料进行氨的合成的一种技术，在煤制合成氨采用的技术中托普索工艺是口碑比较好的一种工艺技术[1]。托普索工艺是90年代兴起的一项工艺，也是使用较为频繁的一种技术，它在催化领域当中发挥着极好的效果，是合成氨工业领域的最佳催化剂选择，解决的将近50%的合成氨工厂出现的问题[2]。它能够净化硫化物产生的有害气体，对于煤制合成氨装置的改善起着重大的作用，不仅能够保证煤制合成氨装置的稳定运行，以低成本造出高质量的合成氨，而且关键的是环境有利。

一、大型煤制合成氨装置现状

大型煤制合成氨是我国工业制作合成氨使用最普遍的一种装置，该装置在一定的时期内扩大了合成氨的生产量，增加了工厂的经济效益，被各工厂极力推荐。但是针对21世纪特殊情况，大型煤制合成氨装置生产出来的合成氨已经不能够满足需求了，它的生产能力相对而言比较小，且运行方面存在问题，不大稳定；各方面的耗能也比较高；对于排放出来的废水没有达到国家规定的标准，也没有进行循环再利用，造成了资源的浪费；由于煤制合成氨使用的原材料是煤炭，易产生硫废气，对员工的身心健康和环境产生了很大的影响；而且对于碎煤的加工不够彻底，对机器产生很大的损害，易致使机械发生故障，进而导致装置运行率低下等问题；对于煤制合成氨装置中的甲烷蒸汽转化装置技术改造不够彻底；变压吸附脱碳提氢工艺没有得到充分的开发和应用。

二、对于大型煤制合成氨装置增产节能技术改造的思考

1.改进废水的循环利用技术

由于工厂致力于原料的节约使用，在很大程度上都是使用碎煤原材料，而在碎煤加压等技术方面没有得到重视，导致煤气水中的焦油和粉尘分离的不彻底，使得煤制合成氨装置经常会出现管道阻塞、无法长周期的运行等问题。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，适当延长煤气水的沉降时间，但是此种的沉降要在原一级沉降分离的基础上进行。同时还要增加气浮装置，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。此外，还应该改进煤气水洗涤煤气的流程，多地运用逆流洗涤，对于不同程度的气采用干净度不同的水来进行清洗，分层次分阶段提高煤气水的利用率，尽最大程度地实现煤制合成氨的节能。

2.改进废气吸附净化技术

对于废气吸附净化技术的改进要充分考虑脱碳和提氢两个部分。一般是采用十塔操作技术，十塔操作主要是指将原料同时放入到三塔当中去，再在六塔中进行均衡的压制，之后进行有秩序的摆放，再将经过了九塔操作的材料放入到最后一个塔中去实行抽真空解吸，十塔操作过后就可以得到合格的产品气了[3]。在进行十塔操作的同时应加入托普索工艺，托普索在吸附硫等废气方面也有很大的功效，将它与低温甲醇洗、甲醇蒸汽转化变换装置有机地结合在一起，一定程度上减小了对原有的煤制合成氨装置的改动工程，能够最大化地实现大型煤制合成氨装置增产节能的效果。

3.煤制合成氨装置核心的改造

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。在大量研究的基础上，现阶段得到较为广泛认同的对氨合成塔改造的技术有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。s-100 型氨合成塔是由丹麦托普索公司在1964年推出来的，它是一种径向流动激冷型氨合成塔，结构简单且运行稳定，更容易制造合成氨，热能利用相对简单，操作便捷，对于催化剂的使用量也比较少，合成氨的产量相对较高。s-200型同样也是由丹麦托普索公司在1975-1976年开发出来的一种层间换热双层径向氨合成塔，它更改了合成氨的行程将其缩短了，减小了阻力，降低了对催化剂质量的要求却扩大了催化剂单位体积的表面积，提高了煤制合成氨装置的生产能力，提高了所生产的合成氨的浓度以及净值度

[4]。

三、结语

对大型煤制合成氨装置的增产节能方面的技术改造利于促进工厂实行产品的结构调整，进而促进产业链的延伸，提高工厂的竞争力，在激烈的角逐中脱颖而出，大大提高合成氨的质量和数量，改善工厂周围的环境，增加了工厂的经济效益，推动了节能减排工作的进行，响应了国家科学发展观以及可持续发展战略的号召。充分利用托普索技术在大型煤制合成氨装置上的使用，不仅仅能够实现工厂中能源资源的优化配置，实现低成本高效率的效绩，而且对于改善工厂环境方面也有不少的贡献。因此，对于大型煤制合成氨装置的增产节能技术改革而言托普索工艺的加入势在必行，托普索工艺就应该在煤制合成氨技术中被广泛地使用。

参考文献

[1]荆宏健，张凌云，牛国明，丁明公，大型煤制合成氨装置增产节能技术改造[j]，煤化工，2012，5（65）.

[2]王爱军，世界煤制合成氨领域的奇迹和壮举—天脊集团大型煤制合成氨装置增产扩能改造百分之五十纪实[j]，中国石油和化工，2011，9.

[3]刘化章，合成氨工业节能减排分析[j]，化工进展，2012，13（26）

[4]丁振亭，托普索大型氨合成塔的应用和改进[j]，化工设备设计，2010，3（12）.