学术研究与探讨 Ａｃａｄｅｍｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ 合成氨工业节能减排探究 王国峰 （山西阳煤丰喜集团临猗分公司山西运城０４４１ ｏｏ） 【摘要】合成氨工业对于保障国家的粮食安全意义非常重大。我国的合成氨工业技术在经济的推动下，已经Ｅｌ趋成熟。而在节能环保 的大环境下，节能减排和低能耗，是合成氨工业发展的必然趋势。本文首先对我国合成氨工业的发展现状进行了分析，通过对合 成氨工业节能减排潜力的介绍，进而提出了节能减排的建议和措施。 ［关键词】节能减排合成氨原料降耗 【中图分类号】ＴＱ４４０【文献标识码】Ｃ【文章编号】１ ００２—２５６２（２０１ ４）一６－２１ ８—１ 我国合成氨工业随着经济的快速发展和科学技术进步，也 有了突飞猛进的发展。不管是技术还是产量，都在世界上遥遥 领先。但随着我国可持续发展的战略要求和民众不断提高的对 节能的认识，开始了对二氧化碳的排放量。目前比较成熟 的是催化合成氨技术，它的节能潜力非常巨大，合成氨工业是 全球比较关注的能源问题，其未来的发展方向，就是将动力消 耗降低，减少合成压力，同时将提供动力的燃料消耗减少。合 成氨Ｔ业未来发展的一项重要的课题，就是节能和减排。本文 对合成氨工业的发展现状和存在的问题进行了分析，最后对如 何进行节能减排进行了研究。 １合成氨工业发展现状 １．１发展现状 我国的氮肥工业从上个世界到现在，有着突飞猛进的发 展，可利用多种材料合成尿素等化肥。同时，合成氨企业无 论是何种规模，都有着非常快的发展，有着较为合理的总体 结构，大约可达Ｎ４５ｏｏ万吨的年产量，与国内的氨肥需求相符 合。和国际的合成氨工业相比，其竞争力也极强。提高经济效 益和节能减排，是今后发展的主要趋势。 １．２存在问题 导致我国合成氨工业低能效、高能耗的主要原因是不合理 原料利用。在合成氨的原料中，天然气是最合理、最低廉的。 在国外，８５％的原料都是天然气。而我国合成氨的主要原料就 是煤，因为生产企业有着较为落后的生产管理和较小的生产规 模， ２合成氨工业节能减排分析 １．１分析节能潜力 氨气体热值范围非常高，在对氨合成的过程中，会有较多 的能耗被消耗掉。因此相比于国外的中小型企业，我国合成氨 工业远远落后。在合成氨工业中，有着非常大的节能潜力，如 我国能够提升合成氨企业的技术，并且改变高能耗和高成本的 现状。我国每年将有两千多万吨的煤被节约，同时二氧化碳的 排放量也会降低。 ２．２Ｉ段降耗分析 为了对合成氨过程中，最大耗能的环节进行分析，在推断 的过程中，遵循热力学原理理论，在可逆过程中，会有最少的 能量被消耗掉。而反应过程中有越大可逆性，则会产生越高的 能耗。通过对合成氨工业的工序分析，以及探究反应过程中被 消耗掉的能量。可以看出，在冷却过程中，消耗掉超过７０％的 热能。排在其后的是烟气排放和散热工序。分析被损耗掉的有 效能，在转化阶段，就超过了总体的６０％，其中有超８５％以上 涉及到燃烧过程的耗能。对其原因进行分析，在转化工序的反 应过程，有极大的不可逆性，所以也产生了最大的耗能。 ２．３动力消耗分析 在全装置中，约有３．２１ＧＪ／ｔ的动力能耗。付出了１ １．４８ＧＪ／ｔ的 初级能源代价，占吨氨总能耗的３７．６８％，，其中合成气压缩机 超过了５０％。一份初级能源仅仅能对三分之一份的动力能源进 行创造，因此应将动力能源的消耗进行节省。动力能源主要是 ［作者简介］王国峰（１９８５～），男， ２０１１年毕业于山西大学， 山西阳煤丰喜集团临猗分公司。研究方向为化工生产。 应用于对化学反应以及流体流动的阻力的克服上。从表面上进 行分析，主要在转化过程发生能量消耗。而事实上在合成氨工 业中，主要是在合成过程中，将动能消耗掉。从理论上分析， 除了氨是由水和空气做原料合成，需将动能消耗掉外。若合成 氨是由其他原料合成的，则对外做功的过程中，不会将动能消 耗掉。譬如，如果合成氨是由氮气和氢气做原料合成的，则在 常压和常温下，就会有热反应产生。 ３合成氨工业节能减排措施 ３．１对原料结构进行调整，使原料档次得到提升 在合成氨工业中，有着比较多的反应过程，同时需要将大 量的原料消耗掉。所以，对原料结构合理安排，对节能减排具 有极其深远的意义。我国的能源特征是，拥有丰富的煤矿资 源，不具备充足的天然气和石油。而在国外的合成氨工业中， 超过原料８０％的是天然气。由于氢是组成氨的主要元素，因此 在原料采用天然气时，节能减排效果会达到最佳。而采用煤作 为原料，不可利用物质会生成较多，会有大量的无用功产生， 并且前期投资生产装置会产生较大的花费。在合成氨工艺中比 较常见的是，采用天然气作为蒸汽转化工艺的原料。 ３．２将装备技术水平提升 针对工业企业而言，主要的耗能部分，就是燃气、燃煤和 用电设备。在整个工厂中，超过８０％的主要耗能部分就是原料 压缩机等。位居榜首的是蒸汽转化炉、煤气和锅炉，为了能使 氨的合成成本降低，应主要抓好以下几个方面的工作：通过改 造这些机械设备，可将大量的资源成本节约下来。一个转换能 源的装置是合成氨的联产应用系统装置的实质，可将其他原 料、煤或甲烷制成氨，可将能源的消耗降低，并可使污染物的 排放量减少，实现更好的经济效益和环境效益。 ４结论 在国民粮食产业中，合成氨发挥着非常重要的作用。它的 发展和国家的粮食供应息息相关，也对国家能源安全带来了重 要的影响。所以，应对合成氨工业的节能减排高度重视。做好 合成氨工业的节能减排工作，需要从提高生产技术，将原料的 结构改善，提高设备的管理和采用方面人手，综合提高其经济 效益。本文通过分析合成氨节能减排工作，进而提出了节能减 排的建议和措施。 参考文献 ［１］孙宁．依靠技术进步实行制造业碳减排～一基于制造＇Ｊｋ３０个分行业碳排放的 分解分析…．中国科技论坛．２０１１（０４） ［２］赵红伟，孙树玲，宁召军，于海涛．分光光度法测定工作场所空气中氨含量的不 确定度分析【Ｊ１．职业与健康．２０１ ２（１１） ［３］徐建平．以煤为原料新建合成氨装置的工艺组合…．化工设计通讯． ２０１ ２（０３） …４刘永华．合成氨工艺技术的现状分析及其发展探讨…．化学工程与装备． ０１ ２（０７） ［５】汪炎．高效＾／０一Ｂ虾工艺处理合成氨工业废水回用工程实例【Ｊ】．工业用水与废 水．２ ０１ ２（Ｏ４）． 【６】胡琨，王辉，刘玉风．以天然气为原料合成氨生产二氧化碳排放量的计算…． 河北化工．２ ００９（１１）． 网青年科学
