合成氨工藝分析與節(jié)能改造分析

梁小忠

摘 要：我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，化工行業(yè)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。其中，氨的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，因而，對(duì)合成氨的相關(guān)生產(chǎn)工藝要求也越來(lái)越高。本文從合成氨工藝流程分析的角度出發(fā)，提出合成氨工藝的節(jié)能改造相關(guān)對(duì)策，旨在為合成氨工藝的穩(wěn)定發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：合成氨;工藝分析;節(jié)能改造

引言：

由于氨在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使合成氨的生產(chǎn)工藝得到了顯著的提高，為滿足工藝優(yōu)化以及技術(shù)節(jié)能改造的相關(guān)要求，需要對(duì)合成氨工藝流程進(jìn)行分析與了解，通過(guò)改良生產(chǎn)工藝設(shè)備等方式，有效降低合成氨的生產(chǎn)成本，提高其節(jié)能環(huán)保水平的同時(shí)，提升其社會(huì)效益。

一、合成氨工藝流程分析

（一）獲取原料氣

原料氣的制取是制作合成氨的重要環(huán)節(jié)。制取方式各種各樣，現(xiàn)有技術(shù)條件下，通常通過(guò)煤炭、天然氣等能源中獲取合成氨的原料氣。除此之外，重質(zhì)油也是獲得原料氣的重要途徑。不同材料在制取原料氣時(shí)需要方式也不同，其中，需要關(guān)注的重點(diǎn)在于：第一，原料氣進(jìn)行制取時(shí)，保證原料抽取的溫度符合相關(guān)化學(xué)反應(yīng)的需求，滿足溫度要求后與水蒸氣結(jié)合產(chǎn)生相關(guān)反應(yīng)，進(jìn)而得到合成氣體。第二，制取原料氣若選擇固體焦炭類(lèi)原材料時(shí)，需要通過(guò)固體燃燒的方式獲取合成氣體。第三，若選擇渣油類(lèi)物質(zhì)制取原料氣，則要選擇非催化部分的物體，并通過(guò)相應(yīng)的氧化法獲取合成氣體。第四，石油原料進(jìn)行制取原料氣時(shí)，通常選用二段蒸汽環(huán)化法[1]。

（二）凈化原料氣

合成氨的制取生產(chǎn)過(guò)程中，需要重視凈化原料氣環(huán)節(jié)。對(duì)于操作作業(yè)人員來(lái)說(shuō)，合成氨的制取過(guò)程中，要將原料氣凈化的各環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，防止在制取過(guò)程中得到的氣體純度不夠等現(xiàn)象。合成氨的制取生產(chǎn)過(guò)程中，需要依據(jù)具體的實(shí)際情況，將原料氣轉(zhuǎn)化為一氧化碳。煤氣會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳，氨的合成則需要充足的水蒸氣，此時(shí)才能將一氧化碳有效轉(zhuǎn)化為氫氣或者是二氧化碳。若省略該環(huán)節(jié)，將合成氨直接轉(zhuǎn)化為一氧化碳或二氧化碳，則增加了合成氨的工藝難度，增加制取生產(chǎn)成本，提高了能源消耗的能力。因此，需要在該環(huán)節(jié)中，首先將原料氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化為一氧化碳，保證合成氨工藝的環(huán)保高效。對(duì)合成氨進(jìn)行相關(guān)脫碳脫硫操作，選用方式通常為物理與化學(xué)吸收方式。為避免因催化劑的使用導(dǎo)致工作人員在實(shí)際操作中出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，因而需要對(duì)原料進(jìn)行脫碳和脫硫，目的在于保護(hù)工作人員的生命安全以及合成氨能夠正常的生產(chǎn)與制取。與此同時(shí)，需要注意的是，為了在后期能為純堿和尿素制作提供原材料，工作人員在脫碳操作過(guò)程中需要加強(qiáng)二氧化碳?xì)怏w的回收。該操作能夠有效實(shí)現(xiàn)能源的重復(fù)利用率，節(jié)省生產(chǎn)成本的同時(shí)，達(dá)到節(jié)能減排的目的。脫硫操作通常有干、濕兩種方式，干法脫硫的工藝相對(duì)復(fù)雜，原因在于干法脫硫主要利用固體脫硫劑，雖能滿足脫硫條件但在脫硫過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)脫硫劑的再生。所以，該方式主要用于精脫硫。濕法脫硫可以通過(guò)光化學(xué)溶液進(jìn)行脫硫，干脫硫的方式能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫劑的再生，因而可以用于粗脫硫，其工藝較為簡(jiǎn)單。

（三）合成氨分析

合成氨在整個(gè)生產(chǎn)工藝中的作用十分重要，無(wú)論是原料氣的制取還是原料氣的凈化，最終目的在于實(shí)現(xiàn)氨物質(zhì)的有效合成。利用氫氣與氮?dú)獾幕旌希l(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氨的形成。因此，在原料氣的制取與凈化環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)的是保證氨的質(zhì)量與純度達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)?；旌蠚怏w合成氨的過(guò)程中需要對(duì)相關(guān)氣體進(jìn)行壓縮，進(jìn)而將氣體中多余的油有效進(jìn)行排出。在對(duì)氣體進(jìn)行加熱后，將所合成的氣體進(jìn)行氨氣的分離。最后排出合成氨中不需要的氣體。在具體氨合成的環(huán)節(jié)中需要注意的是，工作人員需要嚴(yán)格的依據(jù)合成氨的施工工藝流程進(jìn)行制取，操作步驟需要符合標(biāo)準(zhǔn)。并對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的把控，無(wú)論是提高溫度或高壓狀態(tài)都需要積極利用催化劑在此過(guò)程中起到催化、輔助的作用。在合成氨的制取生產(chǎn)過(guò)程中，有效利用氮?dú)夂蜌錃獾难h(huán)提高合成氨中的氨含量，保證其含量能夠符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

二、合成氨工藝的節(jié)能改造對(duì)策

（一）優(yōu)化造氣工段技術(shù)

合成氨工藝生產(chǎn)過(guò)程中，能源消耗過(guò)大，且生產(chǎn)成本較高，因而，需要對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造，才能使其減少能源消耗，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，可以在合成氨工藝的造氣工段，積極引入自動(dòng)加焦機(jī)技術(shù)，不僅能夠有效節(jié)省能源資源，更由于其具有良好環(huán)保性能，幫助企業(yè)減少生產(chǎn)的成本。提高合成氨生產(chǎn)的安全性。采用煤氣余熱回收技術(shù)能夠通過(guò)使用相應(yīng)的回收設(shè)備，合成氨工藝中產(chǎn)生的余熱進(jìn)行有效的回收并利用的方式，提高資源的利用效率，發(fā)揮良好的節(jié)能效果。爐況檢測(cè)與油壓微機(jī)控制技術(shù)的使用，使企業(yè)資源能夠?qū)崿F(xiàn)合理、科學(xué)的分配，對(duì)造氣爐的運(yùn)行情況以及周邊的環(huán)境進(jìn)行全方位、立體式的實(shí)時(shí)監(jiān)控。無(wú)論在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生任何異樣問(wèn)題，都能及時(shí)在第一時(shí)間進(jìn)行發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理，確保合成氨生產(chǎn)活動(dòng)的有序進(jìn)行，避免能源浪費(fèi)現(xiàn)象以及高消耗、高排放等。合成氨的生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)集中式的高效洗氣塔降低生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行阻力，減少?gòu)U水和冷卻水的產(chǎn)生。吹風(fēng)余熱回收技術(shù)利用集中式燃燒爐回收技術(shù)，對(duì)相關(guān)余熱信息進(jìn)行有效的回收與利用，提高能源資源的利用率，提高合成氨的生產(chǎn)效率。利用高效靜電除焦技術(shù)提升氨氣的脫硫效率和脫硫質(zhì)量，有效延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命。因而，在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)制取過(guò)程中，該項(xiàng)技術(shù)通常被用于清洗塔以及氨氣脫硫的中間環(huán)節(jié)中[2]。

（二）廢水循環(huán)處理技術(shù)

合成氨工藝制作過(guò)程中為降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，原料多使用的是碎煤渣，導(dǎo)致合成氨在生產(chǎn)后的廢水中殘留著大量的粉塵、焦油等有毒有害氣體。在殘留的有害氣體中，無(wú)論是粉塵或焦油，若想將兩者從產(chǎn)生的大量廢水中有效的分離出來(lái)，其難度較大，也容易造成合成氨管道的堵塞的問(wèn)題。致使熱量發(fā)生巨大的損失，合成氨的生產(chǎn)制取工作也無(wú)法順利開(kāi)展。針對(duì)上述現(xiàn)象，如果想要達(dá)到廢水的有效處理，需要積極引進(jìn)相應(yīng)的廢水循環(huán)系統(tǒng)，積極利用沉降的方式對(duì)生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉塵和焦油進(jìn)行合理的清除。并設(shè)置有效的氣浮裝置，使其經(jīng)過(guò)沉降步驟后，盡量將廢水中的粉塵、焦油等懸浮物質(zhì)含量降到最低、廢水中油物質(zhì)的濃度也相應(yīng)有所下降。該種方式不僅能夠有效避免裝置發(fā)生堵塞的情況，更能夠促進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行效率的提高。合成氨裝置以天然氣的部分氧化法生產(chǎn)乙炔的尾氣作為原料，采用低耗能以及加壓催化法進(jìn)行氨氣的合成，減少對(duì)煤炭的依賴程度，節(jié)省成本的同時(shí)，減少了污染物質(zhì)的產(chǎn)生，從而降低了對(duì)環(huán)境的污染，因而具有一定的使用價(jià)值。

（三）改進(jìn)氨分離技術(shù)

氨氣的分離技術(shù)作為合成氨工藝制取工作中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)合理、科學(xué)的方式改進(jìn)該環(huán)節(jié)的分離技術(shù)，不僅能使生產(chǎn)制取出的合成氨符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，更能減少能源、資源的浪費(fèi)。例如，通過(guò)冷凝進(jìn)行分離的方式，可以將氨氣有效分離出來(lái)。除此之外，還能通過(guò)水吸收的方式分離氨氣。兩種不同的分離方式使用的主要儀器都是分離器，因而，合理使用分離器能避免在分離過(guò)程中產(chǎn)生能源浪費(fèi)的現(xiàn)象，并能改變分離過(guò)程中氣體的方向。有效分離氨氣的同時(shí)提高氨氣的純度[3]。

結(jié)論：

綜上所述，化工產(chǎn)品在生活中的應(yīng)用愈加廣泛，合成氨工藝在經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展中具有重要作用。因而，在實(shí)際的發(fā)展中，需要做好合成氨工藝的節(jié)能與改造工作，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，從而促進(jìn)合成氨工藝的創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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