1合成氨的生产特点

1.1系统性和连续性

在煤化工合成氨的生产过程中，首先需要对原料进行一系列的处理，然后进入气化工艺、脱硫工艺和净化工艺，在合成系统的高温高压催化作用下合成氨。系统合成反应后，剩余原料气送入循环系统回收，上述工艺流程反复重复，实现合成氨的生产目标。在生产过程中，生产过程中的问题会引起一系列的连锁反应，降低合成氨的生产效率和生产质量，造成资源的严重浪费。可见，合成氨的生产过程具有很强的连续性和系统性。只有保证这一前提，才能有效实现节能降耗的目标。

1.2复杂性和规范性

合成氨的生产过程比较复杂，整个生产过程涉及的工序比较多，对原材料的生产质量要求也比较高。工作人员应充分结合生产需要和特点，严格控制原材料的温度、压力、数量和催化剂。例如，在制备氢氮混合物时，主要是天然气、煤炭和水蒸气。如果制备工艺不完善，会造成严重的能源浪费。因此，要不断优化生产工艺，尽量将合成氨的生产能耗控制在60%以内，实践证明这一目标可以完全实现，这也是实现合成氨企业可持续战略发展目标的关键内容。

煤化工合成氨工艺流程分析

煤化工合成氨的生产过程主要包括原料气的生产、净化、氨的合成和分离五个步骤。任何环节的故障都会对其他几个生产环节产生不可估量的影响，严重影响合成氨的生产效率和质量。以下是我国煤化工合成氨生产过程结合多年工作经验的总结。

2.1原料气的制备

在合成氨生产过程中，第一步是生产原料气体，我国常用的原料是烟煤、无烟煤、固定床间歇煤气化、水煤浆煤气化、航天炉煤粉气化等，主要通过氧气、蒸汽等相关催化剂，气化分解为一氧化碳、氢，含有甲烷、硫化氢、氧气、氮气、粉尘等物质。

2.2原料气净化

合成氨原料气需要去除气化产生的粗煤气中所含的二氧化碳、一氧化碳、氧气和硫化物，从而提高原料气的纯度，严格按照工艺要求和技术规范净化原料气。净化过程主要是脱硫脱碳的实施过程。气化原料气中的硫化物主要是硫化氢，约占总硫含量的90%，其次是有机硫，约占5~10%，而有机硫主要是硫氧化碳和二硫化碳。脱硫过程主要是去除各种硫化物，硫化物本身具有一定的毒性，容易引起设备管道腐蚀和合成催化剂中毒，脱硫处理不仅能产生高纯硫，还能延长催化剂的使用寿命，保证合成氨的质量，还能节约生产成本，促进煤化工的绿色发展。目前，我国工业脱硫方法多种多样，低温甲醇洗涤工艺和传统物理化学吸收工艺更为常用。与脱硫和脱碳相比，一氧化碳的去除过程更加困难。为了更好地去除一氧化碳，通常先转化为更容易去除的氢和二氧化碳，这样氢也可以作为氨合成的原料。事实上，这个过程也是合成氨原料制备的延续。粗原料气中的一氧化碳转化为氢、二氧化碳等气体后，二氧化碳不仅是合成氨催化剂的毒物，也是制造尿素、碳酸氢铵等产品的重要原料。因此，在二氧化碳转化过程中，必须综合考虑二氧化碳的回收和去除过程。去除二氧化碳的常用方法是溶液吸收法。

2.3原料气精炼

煤化工合成氨原料气经过一氧化碳转化和二氧化碳去除处理后，不是100%纯净，仍有少量二氧化碳、一氧化碳、水、氧等杂质，为了更好地避免这些气体对合成催化剂的不利影响，在实施合成前进行一定的精炼，我国更常见的精炼方法主要包括甲烷法、铜氨吸收法和深冷液氮洗涤法。

2.4氨的合成

合成阶段是合成氨生产过程中最关键的环节。合成前的原料气生产、净化和精炼都是为合成提供更高纯度的氨。在具体的合成过程中，一般需要保证一定的高压和高温合成环境，同时也有相关催化剂的辅助作用。在保证外部合成的条件下，气体中氨的含量只有10%到20%。在这种情况下，如果你想不断提高氨的含量，你应该不断优化和完善氮气和氢气循环系统。只有不断循环，氨才能快速提取，与氢气一起工作，最终完成氨的成功合成。

2.5氨的分离

根据以往的经验，氨在合成塔中反应。由于反应平衡的限制，只有一部分氮气和氢气完成了氨的合成，大部分氮气和氢气仍然没有反应。为了提高合成塔出口混合气体中氮气和氢气的利用率，更好地保证合成氨的纯度，混合气体中的合成氨应分离。目前，我国分离氨的方法主要包括吸收法和冷凝分离法。我国大多数氨厂更倾向于选择冷凝分离法来分离混合气中的氨。这种分离方法的原理其实很简单，即将混合气中的气态氨转化为液态氨，然后用分离器将气体和液态氨完全分离。

3合成氨节能降耗改造措施

近年来，合成氨在我国许多行业得到了广泛的应用，这在很大程度上促进了合成氨生产工艺的不断完善，也造成了严重的能源消耗。而且，合成氨的生产过程离不开煤、天然气等一些不可再生资源。因此，要实现合成氨产业的可持续发展，必须从节能降耗的角度不断优化生产工艺，提高能源利用率。

3.1氨合成塔改造

在合成氨生产过程中，合成塔是煤合成氨最核心的装置，因为在具体应用过程中，气体必须均匀分布在催化剂床上，催化剂质量也有非常严格的要求，因此在氨合成塔改造中应尽可能简化煤化工合成氨装置的操作步骤，不断提高精细、标准化控制的可操作性和实际运行效率，在保证合成氨质量和生产过程安全稳定的基础上，能耗控制在合理范围内。就我国目前的情况而言，S-200氨合成塔和S-100氨合成塔是氨合成塔改造过程中应用最广泛的一种。这两种氨合成塔在实际运行过程中都采用了托普索技术，可以说是托普索技术应用的最佳模式。

3.2改进废水回收技术

在氨合成过程中，一些生产负责人盲目关注生产成本的不断降低，在合成过程中总是使用一些碎煤块。在生产过程中，由于煤气水中含有一定量的粉尘和焦油，如果不完全分离，很容易造成合成氨管道堵塞，大大增加了合成氨生产过程中的热损失，违背了节能降耗的理念。这就要求我们回收废水，在保证合成氨生产质量的前提下，尽量减少煤能消耗。在废水回收技术改造中，要注重煤粉和焦油的降解，需要二次或多次降解，甚至增加气浮装置，确保气水中悬浮物和油的质量浓度，尽量减少煤合成氨装置堵塞的发生，有效提高装置的运行效率。

总之，煤化工合成氨生产过程中存在巨大的能耗问题。在保证合成氨质量的基础上，为了更好地实现节能降耗目标，需要对煤化工合成氨工艺流程进行详细分析，并根据实际情况进行节能改造，这也可以说是对我国低碳环保和可持续发展战略政策的支持。近年来，我国各类能源价格持续上涨。在这种情况下，合成氨生产工艺的不断优化和节能改造尤为必要，这样才能最大限度地降低能耗。同时，在保证生产效率和生产质量的前提下，可以降低生产成本，为企业创造更大的经济效益。