合成氨技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)探討

張廣輝（晉煤金石化工投資集團(tuán)有限公司 河北 石家莊 050041）

一、合成氨技術(shù)的基本現(xiàn)狀

我國(guó)是世界上合成氨產(chǎn)量最大的國(guó)家，合成氨技術(shù)發(fā)展速度比較快，目前已經(jīng)掌握了以無(wú)煙煤、焦?fàn)t煤氣、天然氣及油田伴生氣和液態(tài)烴多種原料生產(chǎn)合成氨的技術(shù)，形成了特有的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小生產(chǎn)規(guī)模并存的生產(chǎn)格局。當(dāng)前氮肥工業(yè)已經(jīng)滿足了國(guó)內(nèi)需求，在與國(guó)際接軌后，具備與國(guó)際合成氨產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的能力。

二、生產(chǎn)合成氨的典型工藝流程

重油、天然氣和煤等為原料生產(chǎn)合成氨。

1.天然氣生產(chǎn)合成氨。天然氣通過(guò)脫硫工序脫出氣體中的硫組分，再通過(guò)一段轉(zhuǎn)化與二段轉(zhuǎn)化，經(jīng)過(guò)CO高、低溫變換、脫除CO2等工序，制得N2、H2混合氣體（其中含CO和CO 2約0.1%～0.3%（體積分?jǐn)?shù)）），經(jīng)過(guò)甲烷轉(zhuǎn)化工序后制取N2、H2摩爾體積比為3的合成氣，通過(guò)合成氣壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入氨合成系統(tǒng)制取合成氨。工藝流程圖如下：

2.重油生產(chǎn)合成氨。原油提取產(chǎn)品油后剩余的重質(zhì)油稱為重油，重油部分氧化、再經(jīng)過(guò)清除炭黑、經(jīng)過(guò)煤氣變換、通過(guò)低溫甲醇洗和液氮洗脫除雜質(zhì)氣體制得合成氨工序所需的原料氣，再經(jīng)過(guò)合成氣壓縮機(jī)提壓后進(jìn)入氨合成系統(tǒng)生產(chǎn)合成氨。此生產(chǎn)合成氨工藝過(guò)程還需要空分裝置提供氧氣和液氮。

3.煤生產(chǎn)合成氨。由于世界能源格局的變化，導(dǎo)致全球石油價(jià)格的飛漲，使得以煤為原料生產(chǎn)合成氨工藝技術(shù)再次被人們多重視。建于石家莊化工園區(qū)的晉煤金石集團(tuán)藁城分公司便采用了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外較為先進(jìn)的煤制取合成氨技術(shù)。我公司采用晉煤15#無(wú)煙煤為原料，按照節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)理念，選用了國(guó)際國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的工藝和設(shè)備，在合成氨核心工藝技術(shù)及裝備上選用德國(guó)魯奇爐碎煤加壓氣化、低溫甲醇洗凈化、變壓吸附提氫、克勞斯硫回收、瑞士卡薩利合成工藝等多項(xiàng)國(guó)際國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)，極大提高了合成氨的裝置水平。工藝流程圖如下：

三、合成氨工藝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)探討

合成氨技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將圍繞“降低成本、延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)周期、增加經(jīng)濟(jì)效益”的基本目標(biāo)努力，生產(chǎn)工藝以及設(shè)備的大型化、低能耗、清潔生產(chǎn)等將作為重點(diǎn)的研究和開發(fā)方向。

1.合成氨裝置未來(lái)的發(fā)展方向

由于合成氨技術(shù)的不斷發(fā)展，單系列合成氨裝置的產(chǎn)能在不斷提高，天然氣、煤為原料制取合成氨的發(fā)展空間還很大，勢(shì)必將成為制取合成氨的主要發(fā)展方向。大型合成氨裝置技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，工藝技術(shù)和設(shè)備的改進(jìn)是關(guān)鍵性的，即合成氨原料氣的制備、合成氨原料氣的凈化、合成氣壓縮機(jī)、氨合成工藝技術(shù)。合成氨原料氣制備方面：煤的氣化與煤的液化將作為合成氨技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，魯奇公司與托普索公司已經(jīng)推出了煤制氨適合的大型化工藝技術(shù)；合成氨原料氣的凈化：低溫甲醇洗技術(shù)、低溫液氮洗技術(shù)必將成為凈化合成氣的主要工藝流程被行業(yè)所接受、所認(rèn)可；氨合成工藝技術(shù)：雙壓法氨合成工藝以及基于釕基催化劑K A A P工藝等有可能成為氨合成的主流工藝。

2.天然氣制合成氨、煤制合成氨未來(lái)發(fā)揮的作用

由于全球原油開采速度過(guò)快，原油的供應(yīng)量逐漸降低，石油時(shí)代即將過(guò)去，導(dǎo)致原油的加工產(chǎn)品價(jià)格也是持續(xù)升高，重油為原料制氨的成本也隨之增高，已經(jīng)不具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在此市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，合成氨原料結(jié)構(gòu)勢(shì)必發(fā)生調(diào)整，以天然氣制合成氨、煤制合成氨在未來(lái)發(fā)展中必定會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位。另外，潔凈煤氣化技術(shù)、天然氣制合成氣技術(shù)在合成氨裝置大型化和低能耗兩個(gè)方面取得了重大進(jìn)展和突破，也為天然氣制合成氨、煤制合成氨的未來(lái)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)

技術(shù)引領(lǐng)進(jìn)步，合成氨技術(shù)作為大化工的成熟工藝，經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展與磨合，已經(jīng)形成了規(guī)模宏大、工藝成熟的化工工業(yè)。隨著近年來(lái)在材料化學(xué)、設(shè)備控制等方面的新工藝、新技術(shù)，合成氨技術(shù)也將朝著自動(dòng)化、低耗能、清潔生產(chǎn)的方向發(fā)展。我們需要對(duì)合成氨技術(shù)進(jìn)行不斷探索，研究更加高效節(jié)能的技術(shù)措施，開發(fā)合成氨下游工藝鏈條，增加經(jīng)濟(jì)效益新的增長(zhǎng)點(diǎn)，為傳統(tǒng)合成氨工業(yè)注入新的生機(jī)與活力，從而為合成氨技術(shù)在工業(yè)發(fā)展中奠定堅(jiān)實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)。

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