合成氨工業發展現狀及重要性

董艷花 張帥

摘?要：合成氨工業對國民經濟起著至關重要的作用，它是國家氮肥工業的基礎，氨也是重要的化工原料之一。本文根據中國合成氨工業的發展現狀，對合成氨的未來發展進行了相關探討，同時提出了相關的建議。

關鍵詞：合成氨工業;發展現狀;重要性

中圖分類號：TQ113文獻標識碼：A

氨作為化工產品的重要組成部分，也是化肥的最主要原料之一，在我國的消耗使用量巨大。氨的生產對農業的發展具有十分重要的作用，據統計，化肥對世界糧食增產有超過40%的貢獻率。近百年來，世界人口增加了4.5倍，而口糧的產量卻增加了7.7倍。現在全球氮肥產量約1.2億噸，世界人均消耗氮肥20kg，合成氨工業為人體提供了50%的氮元素?？梢赃@樣說，如果沒有合成氨技術，世界上將有近一半的人無法存活?，F階段，每年有3億噸的大氣中的N2通過活化作用被固定，但通過反硝化作用返回到大氣中的N2只有1億噸。其他活化的氮素以氮氧化物形式返回大氣中會造成空氣污染和溫室效應，若以NO3-的形式進入地表水體會造成富營養化和近海赤潮。減少合成氨工業負面影響并發揮其正面作用對保護生態環境具有十分重要的意義。隨著合成氨生產的競爭日益激烈，增加工廠產量和降低生產成本一直是合成氨工業的探索主題。

1?氨的用途以及在國民生產中的作用

“民以食為天”，合成氨工業是保障國家糧食安全的基石，是維護社會安定團結的重要部分。隨著人口的快速增加，人均耕地面積大幅下降。中國的人均耕地面積從上世紀六十年代的0.15hm2下降到本世紀初的0.08hm2，降幅近一半。為保障糧食安全，在有限的耕地面積下，只能提高單位耕地產出量。單位面積農作物產出量增多，必定需要更多的氮元素，這些氮元素的來源就是合成氨工業。近幾十年，雖然人均耕地面積降幅較大，但中國糧食單產從1.21t/hm2增加到5.45t/hm2，中國用全球7%的耕地面積，養活的世界21%的人口。此外，氨在軍事和有機化學的發展中起著非常重要的作用。例如，氨是聚氨酯泡沫的主要原料，也是炸藥生產過程中必不可少的組成部分。

2?合成氨工業的發展現狀

自1911年BASF建成世界第一套合成氨裝置至今，合成氨技術取得了巨大的進步。單套合成氨生產能力已經從年產1500t發展到年產90萬噸，氨合成塔壓力已經從100MPaG下降到15MPaG，單位能耗已經從78GJ下降到27.2GJ，已經接近理論極限20.1GJ。世界第一套合成氨裝置采用氯堿工業電解制氫，并通過氫氣在空氣中燃燒制得氮氣?，F在，合成氨工業的主要原料為天然氣和油田氣等氣態烴、渣油、煤等。合成工藝也隨原料的不同而改變：對于天然氣和油田氣等氣態烴，采用空氣-水蒸氣為氣化劑的蒸汽轉化法;對于渣油，則采用氧-水蒸氣為氣化劑的部分氧化法;對于煤，則采用氧-水蒸氣的加壓氣化法。

上世紀六七十年代，化肥工業迅猛發展，美、英、德、法、日等老牌資本主義國家生產大量化肥，不僅滿足國內需求，還可以大量出口，此時期合成氨原料主要為天然氣與輕油。七十年代中期爆發石油危機，天然氣與輕油趁勢價格飛漲，上述國家合成氨工廠成本已無法在國際市場競爭。與此同時，資源豐富的國家，如俄羅斯、墨西哥、加拿大，合成氨工業迅速崛起，新建年產幾十萬噸甚至上百萬噸的大型合成氨企業，將資源優勢轉化為產品優勢，向發達國家出口氮肥。

建國初期，中國只有南京、大連兩個化肥廠，年產約為6000噸。到七十年代，隨著石油、天然氣工業的發展，我國相繼從國外引進16套以天然氣、輕油、渣油為原料和1套以煤為原料的日產1000噸合成氨裝置。九十年代，又引進多套世界先進的節能型工藝合成氨裝置?，F在中國合成氨工業產量位居世界第一位，已經掌握了以天然氣、渣油、煤等各種原料的工藝技術。隨著中國基礎產業的飛速發展，中國合成氨技術提供商的水平已經躋身世界前列，重要設備已經可以全部國產化。南京聚拓、南京國昌等中國技術提供商已經可以供貨單套60萬噸/年的氨合成塔內件，沈鼓集團、陜鼓集團等也有能力為大型合成氨企業提供氣體壓縮機。

3?行業發展建議

首先，建立嚴格的市場法規。根據氨合成裝置的技術水平、環境保護、安全、能耗等要求提高相關標準，規范新合成氨項目的建設，并遵守市場規則，及時公布公司清單數量。建立落后產能的淘汰機制，隨著時間的推移淘汰落后產能，為先進的生產能力提供一個更大的市場。

其次，持續創新。必須進行有效的創新，加大對技術團隊研發的支持力度，鼓勵使用具有自主知識產權的本地化技術，降低單位能耗，提高國際競爭力。

最后，在生產，教育，研究等方面推進研發綜合體系，有效地結合科研院所的優勢，通過廣泛的交流與合作，對合成氨生產中所具備的相關問題進行研究。進行技術革新，運用能耗低的新材料和新設備，實現合成氨工業的系統優化和節能。建立智能工廠示范項目，以改善業務資源分配，使得流程優化，最終保證質量以及能源需求管理，提高能源生產效率，避免安全問題的出現。在合成氨發展過程中，企業可以引進互聯網技術進行較好的發展，建立較好的平臺，使得生產信息化。

4?結語

氮元素的循環是世界上最重要的循環之一，是維持地球生命的重要部分。合成氨工業是人類利用自然界氮元素的開端，是現代社會運行必不可少的原料。但隨著氮元素的過度利用，其對環境的負面影響也開始凸顯。我國要從能源危機，清潔和環保要素的限制以及低碳發展理念進行研究，提高合成氨的生產技術，保護生態環境。

參考文獻：

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