合成氨工艺分析及节能改造

合成氨工艺分析及节能改造

张明如

身份证号码：320811197206241037

摘要：在我国工业技术水平不断提升的背景下，合成氨工艺已相对成熟。然而，在合成过程中仍存在生产力低下、能耗过高等问题。因此，加强对合成氨工艺流程的节能改造、不断优化其节能技术具有非常必要的意义。针对这一问题，本文通过对合成氨工艺流程的系统分析，针对实际生产环节中存在的问题提出了几点具有较强针对性的节能改造措施，以供参考。

关键词：合成氨工艺；节能改造；分析

引言

氨作为无机化工产品在工业生产中具有重要地位，具备极高的经济价值。同时，合成氨工艺的不断完善为工业经济发展提供了技术支持，并为化工产业的实际生产提供了充足的原料。然而，实际情况显示，尽管合成氨工艺流程已经被广泛应用，但在生产效率和能源消耗等方面仍然存在一些问题，因而有很大的改进空间。因此，许多化工企业制定了相应的应对措施，例如进行设备改造和研发催化剂等，从而有效地优化了生产流程并提升了合成氨的经济效益。

一、合成氨工艺流程分析

1.制备原料气

在合成氨之前，要先准备H2和N2原料气。制备H2时常使用石油脑、煤、天然气和焦炭等作为原料，并采用高温与水蒸气反应的方法，以获取含有H2、CO等混合气体。这个过程也称为造气。在制备H2时，通常使用固体材料（如煤炭、焦炭）时常采用固体气化的方法，而在使用液体材料（如渣油）时，则倾向于选择部分氧化的方式来获取相应的混合气体。而在利用气体原料等制备混合气体时，则通常使用二段蒸汽转化的方式。在制备N2时，因为它在空气中的含量相对较高，因此可以通过液化空气的方式或其他化学方法来完成。如果选择物理方法，只需要调控温度就可以对其进行分离，从而同时分离出O2和N2两种气体。

2.净化原料气

原料气制备完成后，应及时净化。在净化H2、CO混合气时，CO所占比例较高。可采用加热反应的方法，将CO转化为CO2，增加原料气中H2的含量。由于该反应需在高温条件下进行，因此能量消耗较大。在去除原料气中的CO2时，可以使用物理吸收法或化学吸收法进行脱碳工序。此外，还需要对原料气进行脱硫处理，可以采用干法和湿法两种工艺，其中干法脱硫效果更显著，主要用于精脱，而湿法主要用于粗脱硫。完成上述工序后，还需对所得原料气体进行精制，可使用童颜洗手法和甲烷化法等方法，去除其中的CO、CO2和H2O等残留物。

3.合成氨气

在氨气合成的过程中，首先，要对H2和N2进行压缩和去除油分，可以采用两者的循环流程。其次，需要对H2和N2的混合气体进行预热，然后完成合成工序。在进行氨气合成后，应立即分离混合气体，回收未被利用的H2和N2，并通过循环利用未反应气体来再次制备氨气。反应结束后，需排除剩余的N2。最后，要循环利用反应释放的热能，以减少资源和能源的浪费。

二、合成氨工艺节能改造对策

1.改善制气工艺的阶段技术

为了减少合成氨工艺生产过程中的能源消耗和高昂的生产成本，可以对其进行节能改造，从而提高企业的经济效益。一个可行的方法是在合成氨工艺的造气工段引入自动加焦机技术，这样不仅可以有效地节省能源资源，还能在保障生产安全的前提下降低生产成本。采用煤气余热回收技术可有效回收和利用合成氨过程中产生的余热，提高资源利用效率，实现节能效果。利用炉况检测和油压微机控制技术，能够合理而科学地分配企业资源，并全方位、立体式地实时监控造气炉的运行状况及周边环境。无论生产过程中出现何种问题，都要及时发现并解决，以确保合成氨生产活动有序进行，避免能源浪费、高消耗和高排放等现象。在合成氨生产过程中，采用集中式高效洗气塔来降低生产系统的运行阻力，减少废水和冷却水的产生。吹风余热回收技术是通过使用集中式燃烧炉回收技术，对相关余热信息进行回收与利用，从而提高能源资源的利用效率和合成氨的生产效率。此外，还可以应用高效静电除焦技术，来提升氨气的脱硫效率和脱硫质量，同时有效延长压缩机的使用寿命。因此，在合成氨的实际生产过程中，该技术通常用于清洗塔和氨气脱硫的中间环节。

2.废水循环处理技术

为了提高企业的经济效益，降低合成氨工艺制作过程中的生产成本，常用碎煤渣作为原料。然而，这种做法导致合成氨废水中含有大量的粉尘、焦油等有毒有害气体。要有效地将这些有害气体从废水中分离出来，无论是粉尘还是焦油，都面临着较大的困难，而且容易导致合成氨管道堵塞问题。由于这一情况导致热量大量流失，制取合成氨的生产工作无法顺利进行。为了有效处理废水，我们需引进适当的废水循环系统，以沉淀方式合理清除生产过程中产生的粉尘和焦油。为了降低废水中粉尘、焦油等悬浮物质的含量，以及降低废水中油物质的浓度，我们应该设置一种有效的气浮装置，并使其经过沉降步骤。这种装置的设计目的是尽量减少废水中悬浮物质的含量，以及相应地降低废水中油物质的浓度。采用这种方式不仅可以避免装置堵塞的发生，还能提高生产过程的运行效率。使用尾气作为合成氨装置的原料，采用低耗能的加压催化法合成氨气，降低了对煤炭的依赖程度，节省成本的同时减少了污染物的产生，从而减少了环境污染，具有一定的实用价值。

3.改进氨分离技术

氨气的分离技术作为合成氨工艺制取工作的最终步骤，通过合理科学的方法改善该步骤的分离技术，不仅可以使合成氨的生产符合相关标准，而且还能减少能源、资源的浪费。比如，采用冷凝分离的方法可以有效地分离氨气。此外，还可以利用水吸收来分离氨气。两种不同的分离方法都使用了分离器作为主要仪器。因此，恰当地利用分离器可以避免能源浪费，并改变气体在分离过程中的流动方向。这不仅可以有效分离氨气，还可以提高其纯度。

结语

综上所述，化工产品在日常生活中的使用范围越来越广泛，合成氨工艺在经济和社会发展中扮演着重要角色。因此，在实际推进中，需要努力提高合成氨工艺的能源效率和改造工作，以降低生产成本的同时增加企业的经济效益，从而推动合成氨工艺的创新发展，实现企业的健康可持续发展。

参考文献：

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[2]李建强.合成氨工艺流程分析与节能措施[J].科技与企业，2022（08）．

[3]赵永刚.煤化工合成氨工艺分析及节能改造措施[J].黑龙江科技信息，2022（34）.