浅析合成氨生产过程中的节能与降耗

3.3缺点（1）富氢尾气与焦炉煤气相比，氢气含量高，热值低，在其他用户使用过程中须及时进行用量大调整，否则会导致加热量不足，继而引发一系列问题。（2）富氢尾气中氮气含量较焦炉煤气高，在燃烧温度较高时，易产生NOx等污染气体，需要合理控制富氢尾气使用量。（3）富氢尾气对TSA吸附塔再生完毕后，塔内残留的富氢尾气会随原料煤气进入后续工序，在后续工序中，这一部分富氢尾气会起到稀释原料起的作用，甲烷化反应热减少，导致系统温度降低。（4）塔内残留的富氢尾气进入离心压缩机，由于氢气含量高，分子质量小，容易引起离心压缩机防喘振点的波动，导致后续精脱硫、甲烷化工段原料其波动，不利于生产稳定。

浅析合成氨生产过程中

的节能与降耗

王英花（青海盐湖工业股份有限公司化工分公司化肥

厂，青海格尔木816099）

摘要：节能与降耗已经成为新时期新形势下各行业中各企业转型升级关注的重内容，在提升企业市场竞争力，保障企业健康、稳定与可持续发展中发挥着至关重要的作用。基于此，文章以合成氨生产为例，就合成氨生产过程的节能与降耗，包括节能与降耗必要性、节能与降耗措施进行了简要分析，以供参考。

关键词：合成氨；节能降耗；工艺改造

节能与降耗不仅是产业结构调整、技术改革创新的重要内容，也是生态文明建设的根本目标。十以来，各领域各行业深入推进节能、降耗、减排与环保，通过工艺改进、技术创新、设备改造等多样化方法的应用，进行产业转型升级，并取得一定成效。合成氨生产企业，紧跟时代变化与社会需求，立足合成氨生产工艺特征，进行了节能与降耗的分析，并以可持续竞争发展为长远战略目标，进行节能与降耗措施的探究。以下是基于实践工作总结的几点心得体会，意在抛砖引玉。

4富氢尾气制氢气

4.1工艺介绍

富氢尾气首先进入PSA工序吸附塔，自下而上经过吸附床层，气体中的烷烃、氮气、等被塔内吸附剂吸附，氢气等组分从吸附塔顶部连续排出至产品氢气缓冲罐，压力≥1.75MPa送氢气净化工序。先进入粗氢加热器，将粗氢气的温度提高至60~80℃，再进入脱氧塔。在脱氧塔中装填的新型钯催化剂的催化下，氧和氢反应生成水，然后经冷却器冷却至常温，此时反应生成的部分水分微量饱和析出，，再进入等压TSA干燥系统。经干燥后的产品氢即可达到纯度99.999%、氧含量小于2ppm、露点低于-65℃的氢气。4.2优点

富氢尾气相对于焦炉煤气，更加洁净，无苯、萘、焦油、H2S等杂质。同时富氢尾气中氢气体积含量可达到90%左右，需脱除的杂质含量少，尤其是富氢尾气中基本没有氧，可为氢气提纯降低能耗，使制氢催化剂和设备的寿命大幅度延长，降低生产成本。4.3缺点

气源同样受焦炉煤气制LNG生产制约，在前道工序工况调整或异常时，一方面富氢尾气的组成或发生变化，甲烷含量波动较大；另一方面气体压力也会出现波动。此时如果制氢工况调整不及时，会导致氢气纯度受影响。

1合成氨生产过程中进行节能与降耗的必要性

明确合成氨生产过程节能与降耗的必要性，能够在意识上、思想上提高对合成氨生产过程节能降耗的重视程度，从而在意识、思想指导下促进节能与降耗行为的产生。实践经验归纳与总结发现，合成氨生产过程节能与降耗的必要性主要体现在以下几方面。

1.1合成氨生产工艺改进需求

合成氨企业在进行合成氨生产时，虽然生产工艺、生产原材料、生产设备等的应用存在一定差异性，但其本质存在一致性，导致合成氨生产普遍具有以下特征：（1）系统性、连续性。即在合成氨原材料在经过不同方法处理后，需通过脱硫工序、净化工序等操作进入合成系统，并在系统作用下发生氨合成反应，反应后剩余原料气经过循环系统实现再利用，在重复、连续作用下达成合成氨生产目标[1]。在此过程中，一旦某一工序出现故障，将严重影响合成氨生产质量与效率，并带来资源的浪费。对此，在合成氨生产过程中，需立足生产系统性、连续性特征，在保证其连续稳定生产的基础上，实现节能降耗。（2）复杂性、规范性。即在合成氨生产过程中，所涉及到的工序相对较多，且各工序对材料的处理要求较高。需要相关人员根据工序特征与需求，进行原材料数量、温度、催化剂、压强等的科学控

2019年08月

5结语

焦炉煤气制LNG工艺中深冷液化分离出的富氢尾气，虽然是一种洁净能源和原料，但若在使用过程中控制不好，会影响到各系统的热稳定性和吸附、反应效果，只有对其严加管控，才能保证整个系统的稳定运行。

参考文献：

的开发与应用[J].中氮肥,2007,27(05):-56.中国电机工程学报,2011,31(z1):149-1.燃料与化工，2006,37(02):52-53.

[1]宁红军,赵新亮,曹晓宝.焦炉煤气变压吸附制氢新工艺[2]王逊.焦炉煤气制氢的流程改进与技术经济性能预报[J].[3]任培兵,张振广,解红梅,等.焦炉煤气制氢系统的优化[J].

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环保与节能制。例如，氢氮混合气制备过程中，所需要的原料（能源物质为主）较多，包括煤、天然气、水蒸气等[2]。因此，氢氮混合气制备工艺以出现能源浪费现象，在此过程中进行工序改进，可实现合成氨生产过程中60%以上能耗的节约。根据合成氨生产特征可知，在合成氨生产过程中进行节能与降耗存在一定可行性，是合成氨企业落实可持续竞争发展战略的重要环节。

2.2有针对性落实生产过程的节能与降耗方法

2.2.1在生产管理上实施节能与降耗

节能与降耗在合成氨生产过程管理中的实现，需注意以下几点：（1）明确认知生产管理在产品品质提升、产品生产安全强化、产品能源节约等方面的重要性。将节能与降耗提升到企业战略发展高度，在顶层设计中落实精益化管理、全面质量控制等先进理念，以实现资源配置的优化。（2）制定科学且完善管理制度，保证合成氨生产过程中各工序、各设备影响因素的有效控制。（3）建立自动化管理监督机制，善于利用信息技术、控制技术、智能化技术等提升合成氨生产与生产管理的自动化水平，保证能源供应的稳定与安全。

2.2.2在生产工艺上实施节能与降耗

技术创新是合成氨生产过程中节能与降耗的重点所在。对此，企业需立足节能、环保、减排、降耗需求，遵循“小改造、大变化、高效益”原则，从工艺、设备、工序等方面入手，进行技术创新。例如，加强新型高效催化剂研究与应用力度，一方面提升合成氨成产质量与，另一方面降低合成氨能源物质消耗，实现合成氨生产低温处理，从而达到高效、高质、经济、低耗生产目标。优化原料气制备工艺流程，提高原料气生产质量的同时，节约能源、降低能耗。例如，某合成氨企业针对生产装置老化问题，进行了生产装置改造。在装置设计中，进行了造气二次风再利用设计，提高造气装置一氧化碳燃烧能力，实现炉焦炭35公斤吨氨的有效节约[3]。与此同时，将原有的水煤气与炉煤气混合工艺改为半水煤气直接制备工艺，实现合成氨生产系统原料气的自给自足。这在一定程度上，有效提升了气化强度与合成氨原料气制备过程中蒸汽的分解效率，实现水蒸气、煤等能源物质的有效节约。此外，合成系统、资源再利用系统也是合成氨审生产工艺与设备改造的重点项目。如提升合成塔转化率、利用清洁能源回收多余原料气等。

1.2合成氨生产行业发展需求

行业能源消耗调研可知，合成氨生产行业属高耗能、重污染产业。由于合成氨原材料以能源物质为主，在生产过程中对能源需求较大，能源成本投入超过生产总成本的百分之七十，约有百分之三的能源被应用于合成氨生产中。与此同时，合成氨生产原理决定生产过程氧气的需求量较大，氨氮、二氧化硫等容易对环境造成污染的气体排放量较大。因此，在当前能源、资源短缺，环境污染日渐严重的背景下，合成氨行业成为推进节能、降耗、环保的重点产业。在合成氨生产过程中实现节能与降耗，有利于提升合成氨企业核心竞争力，促进合成氨企业的转型升级。

1.3社会与市场变化主流趋势

党的十九大报告明确指出：“我们要建设的现代化是人与自然和谐共生的现代化”而人与自然和谐共生需要注重“人民日益增长的美好生活需要”与“人民日益增长的优美生态环境需要”的有效满足。对此，需推进生态文明建设进程，以保证“中华民族永续发展”。而生态文明建设的根本在于资源节约与环境保护。当前我国能源发展已经进入新时期新阶段，各行业各企业经历“十二五”规划，在节能降耗上虽然取得了一定成绩，但从整体层面来看，节能降耗压力仍相对较大，是社会发展、市场建设的主流趋势，企业需在持续努力中进行完善与优化。

2合成氨生产过程中进行节能与降耗的措施

2.1掌握合成氨生产过程高耗能问题形成原因

合成氨企业节能降耗工作仍任重道远，就合成氨生产过程的能耗居高不下现状而言，与管理和技术存在密切关联性。由合成氨生产特征可知，合成氨生产工艺较为复杂，且生产过程是一个连续的过程。这在一定程度上对合成氨生产管理提出了较高要求，需在完善管理制度、管理机制、管理方法等的支撑下顺利进行。但当前部分合成氨企业合成氨生产过程的管理水平并不高，尚未形成完善且科学的管理制度、管理方法进行生产行为的监控，易造成资源的浪费，成本的提升。与此同时，部分企业，特别是中小型企业在合成氨生产过程中，所应用的技术、设备较为落后与老旧，生产工艺流程缺自动管控性较差，不仅不利于产品质量的提升，也不利于生产污染物排放的控制。由此可见，管理创新与技术创新是企业合成氨生产过程进行节能与降耗的关键点，有必要在管理与技术上进行相应措施与方法的贯彻落实。

3结语

合成氨生产过程中的节能与降耗是一项综合、长期的工程。对此，企业在发展过程中，应立足合成氨生产实际情况，明确合成氨生产高耗能问题的核心原因，从而确定节能与降耗工作的关键点，并在组织管理创新、技术创新等有机结合下，达成节能与降耗目标，提升企业经济效益、社会效益、生态效益，助力企业可持续竞争发展。

参考文献：

讯,2019,45(04):4.2019,45(04):15.

[1]郑厚超.合成氨工业发展现状及重要性[J].化工设计通[2]诸兵.合成氨生产系统节能技术措施[J].化工设计通讯,[3]谭小术.合成氨尿素企业低品位热能回收再利用改造探

讨[J].化肥设计,2019,57(02):42-45.

2019年08月