传统合成氨工业转型升级的几点思考

Ruth641980

摘要：合成氨工业是我国的一种传统工业，随着社会经济和科学技术的不断发展，合成氨工业面临着大规模的升级转型。要想做好传统合成氨工业的转型升级，就必须综合各方面因素，从原料路线、企业规模、关键装备等各方面对工业进行转型升级，本文主要研究的就是传统合成氨工业转型升级的关键所在。
关键词：合成氨工业;原料;装备;催化剂;工艺;重组;转型升级
合成氨是我国一种特殊的传统工业，无论是生产合成氨的原料、燃料，还是产品氨都属于能源的一种，合成氨工业可以说是没有任何副反应，目前唯一一个能够实现百分百原子利用的绿色产业。与此同时，基于合成氨生产出来的氮肥也是目前比较使用比较广泛的一种花费，对我国农业生产有着重要的影响。随着社会科技的不断进步，传统合成氨工业的转型升级已经成为了合成氨工业发展的重要课题。
1 原料路線选择和转型升级
合成氨工业是一种特殊的工业，它的原料、燃料、产成品都属于能源。就我国目前能源资源“缺油、少气、有煤”的实际情况来看，我国的合成氨原料主要是煤矿，国际中常用的天然气占比反而比较少。合成氨的产成品氨中只含有氢元素，没有碳元素，根据含炭资源合理利用的氢/碳比相近原则，在进行合成氨生产的过程中应该对天然气进行保护性的使用，首先确保合成氨的生产需要。煤、油、气三种能源的H/C原子比分别是0.31、1.92和4，因此使用天然气进行合成氨生产所需要的耗能是最低的，使用煤作为原料比天然气的的耗能要高出77.5%，而使用加压气化工艺则比天然气高出64.5%。在能源消耗方面煤比天然气要多消耗约707.4 公斤的标准煤，如此对比，天然气的优势很明显。因此从经济效益的角度上来说，使用煤或者天然气生产一吨合成氨的经济价值是相同的，当等量的煤用于发电和供热时，经济效益是远大于制氨的，而当等量的天然气用于发电和供热时，经济效益却是小于制氨的。因此煤用于民用燃料比用于合成氨工业更加经济合理，而天然气用于合成氨工业则比用于民用燃料更加合理。
2 与煤化工和能源企业组成战略联盟，实现产业转型升级
无论是哪一种煤化工业产业，第一步要做的都是将煤气化制成合成气。合成气在化学工业中是一种十分重要的中间物种，在能量转化中起着十分重要的作用，是化学工业路线多样化发展的核心。化肥企业联合重组是目前国家石化产业调整的重点，将大型的能源企业和氮肥企业进行优质整合是目前化工企业最主要的发展方向。将合成氨、煤化工和炼油的生产线路与现有的大型合成氨装置结合起来，将合成气和合成油的制造加工步骤省去，能够大幅度减少投资，提高生产效率，是未来化工联合企业的一种新模式，也是合成安工业实现转型升级和发展调整的主要方法。
3 企业规模转型升级
企业的规模装置决定着企业的经济效益，尤其对于合成氨化工这样大型的化工企业来说，装置规模对于企业生产成本的影响是很大的，而生产成本直接关系着企业的经济效益。可以实现控制的成本包括有原料成本、能耗、工艺选择性及环境治理成本几个方面，合成氨化工企业的经
济规模和生产成本的关系可以表现为以下公式：
Cost1=Cost2[capacity1/capacity2]
从公式可以知道，当n为0.7是，企业生产规模从10万吨/年提高到30万吨/年，生产成本可以降低28%以上。目前合成氨、甲醇装置的装置规模在不断的增加，为了利用规模生产的优势达到经济目的，相关单个工艺的装置必须进行小型化的转变。
4 关键装备技术转型升级
在合成氨企业中，控制原料的消耗也是控制生产成本的一个有效方法，而要想控制原料的消耗，就必须对关键的装备技术进行相应的转型升级。锅炉、煤气发生炉或蒸汽转化炉是合成合成氨工业中对原料和染料消耗量最大的设备，也是实现原料节能的关键所在。在三大炉中安装流重整反应器，利用回收废热产生高压水蒸气驱动透平和压缩机能够最大程度的利用废热，这样在二段重整过程中气体含有的热量可以供给一段重整步骤作为热源，二段重整产生的热可以满足60%的一段重整的能量需求。
5 工艺技术转型升级
5.1 催化剂的升级换代
催化剂是合成氨生产过程中不可或缺的，目前的实际情况来看，大型氨厂所用的催化剂有八种之多，其中蒸汽重整催化剂、低温变换催化剂和氨合成催化剂的活性好坏和所能达到的转化率对工厂的经济收益影响是很大的，这三者可以说是合成氨工业的核心催化剂。催化剂的活性对于经济收益的影响是很大的，高活性的催化剂能够提高氨净值，氨净值的提高能够带动氨产量的上涨，两者接近正比关系。采用新型的的高效催化剂能够给增产、节能、降耗、开工率等方面带来较大的影响，是实现增产最有效的措施，也是合成氨工业转型升级的主要关键技术。
5.2 降低合成回路压力
以高效催化剂为核心技术，对现有合成氨装置进行低压合成工艺改造，投资少，收效快，效果好，是合成氨工业技术转型升级、节能减排的方向和重点。
综上所述，传统合成氨工业关系着我国的化肥生产，进而会影响到我国的粮食种植问题，因此做好合成氨工业的转型十分关键。从原料路线到生产规模和设备，要想实现合成氨工业的转型，就必须从全局的角度出发，综合性的对整个企业的现状进行有效的调查考量，再有针对性的采取相应的战略措施完成转型工作。只有这样，才能够保证传统合成氨工业的转型发展符合现代社会的发展要求。
参考文献：
[1]刘化章.合成氨工业：过去、现在和未来-合成氨工业创立100 周年回顾-启迪和挑战[J].化工进展，2013.