大型氮肥廠不同原料生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)，氮肥產(chǎn)業(yè)一直處在快速發(fā)展中，對(duì)我國的農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展具有重要意義。然而，當(dāng)前我國的氮肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到了嚴(yán)重的影響，能源問題就是影響因素的根源。因此，有必要對(duì)氮肥的生產(chǎn)效益展開研究，找出提高氮肥生產(chǎn)效益的辦法，以促進(jìn)我國的氮肥產(chǎn)業(yè)健康穩(wěn)步的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：大型氮肥廠；不同原料；合成氨及尿素；效益

當(dāng)前，在世界上絕大多數(shù)農(nóng)作物的生長過程中，都進(jìn)行了施肥，其中用到最多的肥料之一就是氮肥。對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行施肥可以補(bǔ)充農(nóng)作物的影響，促進(jìn)農(nóng)作物的生長，從而大大提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，增加農(nóng)產(chǎn)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(chǎn)原料在不斷減少，因此，需要不斷提高氮肥的生產(chǎn)技術(shù)，以提高氮肥的生產(chǎn)效率，從而解決氮肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展中所面臨的困難。

1 合成氨和尿素的生產(chǎn)原料

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

1.1 利用天然氣制氨

首先需要經(jīng)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(zhuǎn)化，并對(duì)混合氣中的一氧化碳和二氧化碳進(jìn)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(jīng)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?；旌蠚庵袣錃夂偷?dú)獾哪柋燃s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(jīng)過壓縮機(jī)而進(jìn)入氨合成回路，最終實(shí)現(xiàn)氨產(chǎn)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(zhì)油就是石腦油，是石油產(chǎn)品的主要內(nèi)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(jù)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(chǎn)流程與利用天然氣制氨的流程類似。

1.3 利用重質(zhì)油制氨

重質(zhì)油主要是原有經(jīng)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(zhì)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(gè)空氣分離裝置?？諝夥蛛x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(zhì)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(tài)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(shù)和石油化工技術(shù)的不斷提高，以煤作為原料來加工生產(chǎn)合成氨的方法也越來越少見。

尿素的合成技術(shù)是一種新型的化工生產(chǎn)技術(shù)，工業(yè)上合成尿素通常用液態(tài)氨和二氧化碳作為生產(chǎn)原料，通過高溫環(huán)境直接生成尿素。在我國，尿素的合成技術(shù)經(jīng)歷了復(fù)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(yīng)用。尿素的合成過程主要有三個(gè)特點(diǎn)，一是能量轉(zhuǎn)換過程非常溫和，生成尿素的過程主要是通過碳化實(shí)現(xiàn)的，這一過程不會(huì)散發(fā)較多的熱量。二是合成氨轉(zhuǎn)換過程可以實(shí)現(xiàn)碳的分解，不僅可以提升對(duì)原材料的利用率，還可以使能量的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化池中的氣壓得到有效降低。

2 我國合成氨工業(yè)的發(fā)展歷程

解放初期我國合成氨廠的規(guī)模并不大，只有兩家生產(chǎn)的工廠，而在解放后，在國家的大力支持下，合成氨工業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。在1949年的時(shí)候，全國氮肥產(chǎn)量加起來也僅0.6萬噸，而到了1982年，全國氮肥產(chǎn)量翻了2000倍，達(dá)到1021.9萬噸，一躍成為世界上氮肥產(chǎn)量最高的國家之一。

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

3 不同原料生產(chǎn)合成氨和尿素的效益比較

煤、油、氣三種原材料生產(chǎn)尿素的成本不盡相同，從市場價(jià)格來看，煤炭的價(jià)格最低，但效率低下，而且污染嚴(yán)重；石油和天然氣的價(jià)格不相上下，但石油的車間成本高于天然氣，而且國家對(duì)尿素的價(jià)格有一定的限制，又考慮到農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)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(shí)可行。根據(jù)市場價(jià)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(yīng)用的比重，也是朝國際化發(fā)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(jié)省幾百億元的資金用于農(nóng)田水利建設(shè)以及農(nóng)產(chǎn)品加工，使整個(gè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)盤活，從而帶動(dòng)占我國大部分人口的農(nóng)村發(fā)展，使我國成為一個(gè)國富民強(qiáng)的農(nóng)業(yè)大國。

4 結(jié)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(duì)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(wěn)步持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃新會(huì)，蔣金寶，楊學(xué)智.焦?fàn)t氣替代天然氣生產(chǎn)合成氨工藝初探[J].大氮肥，2011，34（3）：145-147.