合成氨技術工藝現狀及轉型升級

陳超

【摘 ?要】供給側改革的背景下，我國綜合國力大大增強、促進了化工企業的創新和發展，產品更加豐富。目前，市場經濟的發展離不開化工品的需求，而合成氨工藝技術的發展至關重要。合成氨工藝至關重要，但是，合成氨工藝中會存在著一些問題，如能源消耗過大問題等，制約著產業向前發展。結合當前合成氨工藝現狀，要對現有合成氨工藝進行改革、完善相關技術，更好地滿足社會需求，提升企業生產效率和質量。

【關鍵詞】合成氨;工藝現狀;轉型升級

近些年來，合成氨工業是一個特殊的傳統行業，生產合成氨原料來源于能源，設備實際上是一座能源轉化裝置。在化工產品領域，合成氨技術用于生產尿素和硝酸，滿足農作生長需要、促進農業健康發展。目前，我國倡導綠色節能環保，工廠要積極轉變、努力創新生產技術，完善合成氨技術和工藝。

一、合成氨技術工藝現狀

一般來說，合成氨生產過程分為三個步驟：（1）造氣，以能源（天然氣、煤）為原料來制備含有氫氣、氮氣的粗原料氣;（2）凈化，粗原料氣中含有一氧化碳、二氧化碳等雜質，在進入合成塔前要除去各種雜質來獲得純凈的氫氮混合氣;（3）壓縮與合成，把氣壓壓縮到高壓，以便在催化劑及高溫條件下合成氨。

目前，合成氨工藝技術綠色化發展是大勢所趨，各個企業在積極轉型升級進行合成氨產出和生成，加快技術升級步伐、有效促進和發展技術能力，高效率產出合成氨。伴隨著國家產業政策調整，提升合成氨效率成為企業發展的必經之路。

二、合成氨技術工藝轉型升級策略

1.企業規模轉型升級

對于合成氨的化工行業來講，經濟效益最關鍵在于成本，企業規模越大、成本相對更低。目前，我國國內合成氨裝置有四百余套，其中有一半以上是中小裝置（年產20萬噸以下），國家石化產業調整要求要進行產能置換、淘汰技術落后產品，相關政府部門要做好規劃響應國家政策，淘汰、兼并落后企業，以產能置換方式來新建大型合成氨裝置，著力提升企業生產規模，有效降低企業運營成本，實現合成氨在規模上轉型升級。

2.關鍵設備轉型升級

對于合成氨來講，原料的消耗是生產成本中的決定性因素，而工業設備運行成本與能量轉化、傳遞有著密切關系。合成氨工業生產中，原材料消耗最大的設備是鍋爐或蒸汽轉化爐，降低設備的能量消耗是合成氨工藝升級的重點所在。現有產出條件下，可以實行多聯產方式，合理融合合成氨工藝流程，改進生產設備、提升生產裝置效能。合成氨未來發展上，要積極研發新的裝備來促進合成氨產量提高，管理者要重視與科研院所合作來改造升級設備生產效率，增加企業生產效益，更好地適應國家綠色發展要求。

根據研究和分析，合成氨過程中蒸汽產生和重整過程中損失熱量最大，應當予以適度優化來最大限度利用廢熱，采用蒸汽透平及裝置自動化來實現重整。國外KBR公司的KRES轉化工藝取消了燃燒天然氣提供熱量的一段爐轉化爐和輔助鍋爐，以建立起大型合成氨裝置來實現設備轉型升級達到節能、節氣目的。目前，我國有多套大型合成氨設備，但配套裝置技術并不先進，亟待優化和改進，有效提升裝備效率。在工程師努力下，國內以天然氣為原料的合成氨工藝綜合能耗有了顯著降低，原因在于催化劑改進及蒸汽透平整合，這表明合成氨工藝中做好裝備優化升級大有可為。此外，國家政策在鼓勵企業設備轉型升級，管理者要積極作為、努力做好企業設備技術改造工作，抓住節能的技術關鍵，實現效率和效益同步提升。

3.工藝技術轉型升級

工藝是生產的重要環節，流程中每一步小小改進必然優化和提升合成氨生產效率。綠色化生產對合成氨工藝提出了更高要求，這就需要實現工藝創新，推動企業生產效益和質量更上一層樓。目前，合成氨經歷了一百多年發展，生產工藝趨于成熟，轉型升級主要依賴于催化劑技術進步，以此提升生產效率、降低能耗。

在合成氨的生產中，從制氣到最后合成都是多相催化完成，催化劑在其中起著關鍵作用，活性高低直接關乎著經濟效益。相同氨產量的條件下，高活性催化劑有效提升氨凈值、減少能量和動力消耗，提升生產效率。目前，新型高效ZA-5型低溫低壓氨合成催化劑受到合成氨企業的關注，逐漸在企業生產中應用，有效提升經濟效益。以往生產中，我國合成氨追求高溫、高壓來生產，其中要消耗大量能源，降低生產所需壓強和能耗成為合成氨工藝發展的一大趨勢，而低溫低壓型催化劑符合上述趨勢，極大地降低能耗水平。合成氨生產過程中，可能會產生各種雜質，整個生產工藝流程中要嚴格控制、避免出現其它雜質，采取節能環保方式來安全生產。

隨著社會的不斷進步，全球資源在逐步消耗，合成氨工藝要降低能耗、實現綠色化生產，應充分結合西方發達國家氨工藝生產與我國實際生產來不斷優化、改進生產技術，有效降低企業能耗、提升生產效益，為構建環境友好型社會做出貢獻。

參考文獻：

[1]祁永貴，曾廣祥.合成氨工藝技術的現狀及其發展趨勢[J].當代化工研究，2018（08）.

[2]雷玉平，王娟娟.合成氨催化技術與工藝發展探究[J].化工管理，2018（01）.

（作者單位：山西蘭花煤化工有限公司）