我國(guó)合成氨的現(xiàn)狀及前景展望

李新莉

摘 要： 文章介紹了我國(guó)合成氨技術(shù)的發(fā)展概況和基本現(xiàn)狀，指出了合成氨技術(shù)可能的發(fā)展趨勢(shì)。概括了高油價(jià)下合成氨的原料結(jié)構(gòu)變化及相關(guān)技術(shù)進(jìn)展，認(rèn)為未來(lái)合成氨技術(shù)進(jìn)展的主要趨勢(shì)是大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行。

關(guān)鍵詞： 合成氨 氣化 發(fā)展趨勢(shì)

氨是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，氨的需求量還在增加，合成氨技術(shù)也在不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)原有氨的供應(yīng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求，小型的合成氨在成本方面缺乏優(yōu)勢(shì)。因此，設(shè)計(jì)應(yīng)用新工藝和原料大規(guī)模地生產(chǎn)合成氨，對(duì)于國(guó)內(nèi)合成氨現(xiàn)狀的改變將起到推動(dòng)作用。本文介紹了國(guó)內(nèi)合成氨煤制氣技術(shù)現(xiàn)狀和近年進(jìn)展情況及前景展望。

1.我國(guó)合成氨發(fā)展概況

我國(guó)合成氨工業(yè)始于20世紀(jì)30年代，1949年前，全國(guó)僅在南京、大連有兩家合成氨廠(chǎng)，在上海有一個(gè)以水電解法制氫為原料的小型合成氨車(chē)間，年生產(chǎn)能力共為46kt氨[1]。中華人民共和國(guó)成立以后，合成氨的產(chǎn)量增長(zhǎng)很快。結(jié)合國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，完成“三觸媒”流程（氧化鋅脫硫、低溫變換、甲烷化）氨廠(chǎng)年產(chǎn)50kt的通用設(shè)計(jì)，并在石家莊化肥廠(chǎng)采用。70年代開(kāi)始到80年代又建設(shè)了具有先進(jìn)技術(shù)，以天然氣、石腦油、重質(zhì)油和煤為原料的年產(chǎn)300kt氨的大型氨廠(chǎng)，分布在四川、江蘇、浙江、山西等地。近些年來(lái)我國(guó)對(duì)化肥工業(yè)的重視，使合成氨工業(yè)有了較快發(fā)展，形成了我國(guó)特有的以煤、石油、天然氣為原料并存和大、中、小規(guī)模并存的合成氨生產(chǎn)格局。結(jié)合我國(guó)是貧油富煤的國(guó)情、資源條件、原料價(jià)格、基建投資及成本狀況，可以看出以煤為原料的合成氨產(chǎn)品仍是中國(guó)合成氨工業(yè)的主導(dǎo)方向。

2.生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1大型氮肥裝置[2]

我國(guó)目前有大型合成氨裝置共計(jì)34套，生產(chǎn)能力約1000萬(wàn)t/a；其下游產(chǎn)品除1套裝置生產(chǎn)硝酸磷肥之外，均為尿素。按照原料類(lèi)型分：以天然氣（油田氣）為原料的17套，以輕油為原料的6套，以重油為原料的9套，以煤為原料的2套。除上海吳涇化工廠(chǎng)為國(guó)產(chǎn)化裝置外，其他均系從國(guó)外引進(jìn)，按照專(zhuān)利技術(shù)分：以天然氣和輕油為原料的有Kellogg傳統(tǒng)工藝（10套）、Kellogg-TEC工藝（2套）、Topsoe工藝（3套），以及20世紀(jì)90年代引進(jìn)的節(jié)能型AMV工藝（2套）、Braun工藝（4套）、KBR工藝（1套）；以渣油為原料的Texaco工藝（6套）和Shell工藝（3套）；以煤為原料的Lurgi工藝（1套）和Texaco工藝（1套），薈萃了當(dāng)今世界上主要的合成氨工藝技術(shù)。

2.2中、小型氮肥裝置[3]

我國(guó)目前有中型合成氨裝置55套，生產(chǎn)能力約為500萬(wàn)t/a；其下游產(chǎn)品主要是尿素和硝酸銨；其中以煤、焦為原料的裝置有34套，以渣油為原料的裝置有9套，以氣為原料的裝置有12套。目前有小型合成氨裝置700多套，生產(chǎn)能力約為3000萬(wàn)t/a；其下游產(chǎn)品原來(lái)主要是碳酸氫銨，現(xiàn)有112套經(jīng)過(guò)改造生產(chǎn)尿素。在此過(guò)程中，研究開(kāi)發(fā)了許多工藝技術(shù)，促進(jìn)了氮肥生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，包括合成氣制備、CO變換、脫硫脫碳、氣體精制和氨合成技術(shù)。

3.合成氨的發(fā)展前景

根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析，估計(jì)未來(lái)合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會(huì)出現(xiàn)原則性改變，其技術(shù)發(fā)展將會(huì)繼續(xù)緊密?chē)@降低生產(chǎn)成本、提高運(yùn)行周期，改善經(jīng)濟(jì)性的基本目標(biāo)，進(jìn)一步集中在大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行等方面進(jìn)行技術(shù)研究開(kāi)發(fā)[4]。

由于近年來(lái)油價(jià)高漲，一些氮肥企業(yè)不得不在調(diào)整化肥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的同時(shí)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和改變?cè)下肪€(xiàn)，大多數(shù)企業(yè)都選擇以煤為原料，這是基于我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量豐富，以求降低成本的考慮。但目前煤炭?jī)r(jià)格的無(wú)序上漲，能源不限價(jià)，而尿素又要限價(jià)，使氮肥企業(yè)難以承受這種巨大壓力。我國(guó)合成氨的原料目前絕大多數(shù)是焦炭和無(wú)煙煤，來(lái)源有限，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差。為了大規(guī)模發(fā)展化肥工業(yè)，必須開(kāi)辟增產(chǎn)廉價(jià)氫的途徑，擴(kuò)大合成氨新的原料來(lái)源，同時(shí)應(yīng)抓緊小粒度煤的氣化試驗(yàn)。具體體現(xiàn)如下：

3.1大型化、集成化、自動(dòng)化，形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模的生產(chǎn)中心、低能耗與環(huán)境更友好將是未來(lái)合成氨裝置的主流發(fā)展方向。

3.2以油改氣和油改煤為核心的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整和以多聯(lián)產(chǎn)和再加工為核心的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，是合成氨裝置改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。

4.結(jié)語(yǔ)

煤氣化—合成氨—氮肥目前已成為我國(guó)占主要地位的煤氣化產(chǎn)業(yè)，并于近年來(lái)得到了持續(xù)快速地發(fā)展。在新建和擴(kuò)建的合成氨生產(chǎn)能力以年產(chǎn)15～30萬(wàn)t規(guī)模居多，原料分為煤炭、石油、天然氣，受?chē)?guó)內(nèi)石油和天然氣資源供求關(guān)系的制約，以煤為原料生產(chǎn)合成氨已逐漸顯露出競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，成為今后發(fā)展的方向，預(yù)計(jì)將占到我國(guó)氮肥生產(chǎn)總量的60%以上[5]。經(jīng)過(guò)近幾年裝置建設(shè)和工程實(shí)踐，國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)成熟的煤氣化技術(shù)在合成氨制氣方面已取得了突破。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)煤氣化技術(shù)也得到了較大進(jìn)步和發(fā)展，新開(kāi)發(fā)的煤氣化技術(shù)如四噴嘴水煤漿氣流床氣化技術(shù)，已工業(yè)化示范成功，干粉煤氣流床氣化技術(shù)也在進(jìn)行中試開(kāi)發(fā)，加壓流化床技術(shù)進(jìn)入了工業(yè)開(kāi)發(fā)階段。國(guó)內(nèi)煤氣化技術(shù)的發(fā)展將為煤基氮肥產(chǎn)業(yè)提供國(guó)內(nèi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的支持，從而推動(dòng)合成氨產(chǎn)業(yè)的全面技術(shù)進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣德軍.大氮肥[J].1997（5）：297-300.

[2]亢萬(wàn)忠，蔣德軍.大氮肥[J].1997（6）：372-376.

[3]蔣德軍.現(xiàn)代化工[J].2002，22（6）：39-48.

[4]王庭富.化工進(jìn)展[J].2001，20（8）：6-8.

[5]汪家銘.瀘天化科技[J].2007（1）：16-20.

導(dǎo)師：陜西科技大學(xué) 馬養(yǎng)民 郭 睿