大型氮肥廠不同原料生產合成氨及尿素的效益分析

孟志剛

摘 要：作為高耗能的能源依賴型產業，氮肥產業一直處在快速發展中，對我國的農產品發展具有重要意義。然而，當前我國的氮肥產業發展受到了嚴重的影響，能源問題就是影響因素的根源。因此，有必要對氮肥的生產效益展開研究，找出提高氮肥生產效益的辦法，以促進我國的氮肥產業健康穩步的發展。

關鍵詞：大型氮肥廠；不同原料；合成氨及尿素；效益

當前，在世界上絕大多數農作物的生長過程中，都進行了施肥，其中用到最多的肥料之一就是氮肥。對農作物進行施肥可以補充農作物的影響，促進農作物的生長，從而大大提高農產品的產量，增加農產品的收益。然而，隨著能源不斷被消耗，作為高耗能的氮肥，其生產原料在不斷減少，因此，需要不斷提高氮肥的生產技術，以提高氮肥的生產效率，從而解決氮肥產業發展中所面臨的困難。

1 合成氨和尿素的生產原料

合成氨的主要原料有四種，包括天然氣、重質油、煤（焦炭）和石腦油。其中以天然氣作為生產原料是最為理想的選擇。

1.1 利用天然氣制氨

首先需要經過天然氣脫硫，將天然氣中的硫成分分離出來，然后再將天然氣與水蒸氣空氣等混合、轉化，并對混合氣中的一氧化碳和二氧化碳進行脫除，獲得氮和氫的混合氣體。但這并不是氮和氫的純凈氣體，其中還含有極少量的一氧化碳和二氧化碳，因此需要經過甲烷化的作用將其除去，最終制得較為純凈的氫氮混合氣。混合氣中氫氣和氮氣的摩爾比約為3：1。在獲得摩爾比為3比1的氫氮純凈氣體后，再將氣體經過壓縮機而進入氨合成回路，最終實現氨產品的合成。

1.2 利用石腦油制氨

以原油或者其他原料為材料，通過化工手段將其加工成化工原料而得到的輕質油就是石腦油，是石油產品的主要內容之一，又稱之為化工輕油。石腦油制取乙烯、丙烯，催化重整制取制取苯、甲苯、二甲苯的重要原料。根據石油腦的不同用途，需要采用不同的餾程，并將其分為輕石腦油、重石腦油和溶劑石腦油。在合成氨的過程中，以石腦油為原料的生產流程與利用天然氣制氨的流程類似。

1.3 利用重質油制氨

重質油主要是原有經各種深度加工而剩余渣油組成，可以通過氧化氣化的方法作為制合成氨的原料。利用重質油合成的原料來制合成氨比天然氣制合成氨簡單，但需要有一個空氣分離裝置。空氣分離裝置的主要作用是為了將空氣中的氧氣分離出來，用來將重質油氣化，作為合成氨的原料。氮除了可以作為合成氨的原料外，液態氮還可以用來作為脫除一氧化碳、氬氣和甲烷的洗滌劑。

1.4 利用煤（焦炭）制氨

隨著我國天然氣化工技術和石油化工技術的不斷提高，以煤作為原料來加工生產合成氨的方法也越來越少見。

尿素的合成技術是一種新型的化工生產技術，工業上合成尿素通常用液態氨和二氧化碳作為生產原料，通過高溫環境直接生成尿素。在我國，尿素的合成技術經歷了復雜曲折到簡單順利的過程，并且取得了一定的成效，得到了廣泛的應用。尿素的合成過程主要有三個特點，一是能量轉換過程非常溫和，生成尿素的過程主要是通過碳化實現的，這一過程不會散發較多的熱量。二是合成氨轉換過程可以實現碳的分解，不僅可以提升對原材料的利用率，還可以使能量的轉化率得到大大提高。三是通過在尿素的合成過程加入一定的催化劑，可以使轉化池中的氣壓得到有效降低。

2 我國合成氨工業的發展歷程

解放初期我國合成氨廠的規模并不大，只有兩家生產的工廠，而在解放后，在國家的大力支持下，合成氨工業進入了快速發展的階段。在1949年的時候，全國氮肥產量加起來也僅0.6萬噸，而到了1982年，全國氮肥產量翻了2000倍，達到1021.9萬噸，一躍成為世界上氮肥產量最高的國家之一。

近些年來，我國引進了許多年產量達到30萬噸的氮肥大型化肥廠設備。而且由我國自行設計并建造的大型化肥廠也不在少數，上海吳涇化工廠就是其中一個。這些以天然氣、石油、煉油氣等為原料的化肥廠，不僅在生產中能量損耗低、產量高，而且技術和設備都很先進，達到了國際一流水平。

3 不同原料生產合成氨和尿素的效益比較

煤、油、氣三種原材料生產尿素的成本不盡相同，從市場價格來看，煤炭的價格最低，但效率低下，而且污染嚴重；石油和天然氣的價格不相上下，但石油的車間成本高于天然氣，而且國家對尿素的價格有一定的限制，又考慮到農民的經濟承受能力，因此只有以天然氣為原料合成氨和尿素的方案才切實可行。根據市場價格來看，以天然氣為原料合成氨和尿素比以煤炭、渣油為原料合成氨和尿素成本低約300到400元每噸。以天然氣為原料合成氨和尿素成本高的主要原因在于投資額大。因此走天然氣為原料合成氨和尿素的路線，不僅可以加大我國天然氣原料應用的比重，也是朝國際化發展的趨勢。采用以天然氣為原料合成氨和尿素，可以使國家節省幾百億元的資金用于農田水利建設以及農產品加工，使整個農村經濟盤活，從而帶動占我國大部分人口的農村發展，使我國成為一個國富民強的農業大國。

4 結束語

綜上所述，在能源日益緊缺和氮肥需求量日益增加的今天，大型氮肥廠需要不斷改善加工技藝，通過對不同原料合成氨及尿素的效益分析，從中找出合成效益最大的辦法和原料，從而使大型氮肥廠在能源緊缺的今天穩步持續發展。

參考文獻：

[1]黃新會，蔣金寶，楊學智.焦爐氣替代天然氣生產合成氨工藝初探[J].大氮肥，2011，34（3）：145-147.