氮肥企業(yè)原料路線“改煤”之我見

氮肥企業(yè)原料路線“改煤”之我見

張金陽 ， 翟學偉 ， 毛運秋 ， 張雅坤

(中化化肥有限公司 ， 北京100031)

摘要：簡要分析了我國氮肥行業(yè)原料的構成現(xiàn)狀，對我國氮肥原料路線調整的基本情況進行了說明，重點就以無煙煤為原料采用常壓固定層間歇氣化技術的傳統(tǒng)中小氮肥企業(yè)原料路線調整經(jīng)驗及注意事項進行了闡述，指出中小氮肥企業(yè)完全可以通過“煤改”實現(xiàn)企業(yè)的轉型升級和可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：氮肥 ； 原料路線 ； 調整

中圖分類號：TQ441文獻標識碼：A

收稿日期：2014-11-12

作者簡介：張金陽(1971-)，男，高級工程師，從事煤化工技術研發(fā)、行業(yè)研究等工作，E-mail:zhangjinyang@sinochem.com。

My Opinion of Raw Material Change to Coal in Fertilizer

ZHANG Jinyang , ZHAI Xuewei , MAO Yunqiu , ZHANG Yakun

(Sindfert Holding Limited , Beijing100031 , China)

Abstract:Raw material structure situation of nitrogen fertilizer industry at home are brief aralysised,the basic situation of raw material change of nitrogen fertilizer are explained,the raw material adjustment of the traditional medium-small nitrogen fertilizer are introduced,which using bituinous coal as raw material and atmospheric fixed bed intermittent gas ification technology,it is point out that medium-small nitrogen fertilizer can throngh“change to coal”realize transformation,upgrading and sustainable development.

Key words:nitrogen fertilizer ; raw material route ; adjustment

1我國氮肥行業(yè)基本情況及原料構成

2013年我國共生產(chǎn)化肥7 153.7萬t(折純量，下同)，較2012年增長4.89%，產(chǎn)量首次突破7 000萬t，創(chuàng)歷史新高。全年生產(chǎn)氮肥4 927.46萬t，比上年增長5.87%。

按照中國氮肥工業(yè)協(xié)會的相關資料統(tǒng)計，截止2012年底，我國合成氨產(chǎn)量中，以煤、天然氣、油和焦爐氣為原料的比重分別為76.22%、21.86%和1.92%；尿素產(chǎn)量中，以煤、天然氣、油和焦爐氣為原料的比重分別為69.75%、27.80%和2.45%。而以煤為原料的氮肥企業(yè)多數(shù)以使用無煙煤為主，占比在85%以上。

2我國氮肥原料路線調整情況

氮肥原料路線結構調整，顧名思義就是現(xiàn)有的氮肥生產(chǎn)企業(yè)對合成氨生產(chǎn)原料進行調整。進入新世紀，我國“缺油少氣相對富煤”的資源稟賦和能源市場的特點，決定了化肥企業(yè)如不進行原料路線結構調整，以粉煤替代無煙塊煤和石油、天然氣，必將面臨不斷上漲的價格壓力，甚至會因此面臨被淘汰的危險。因此，油改煤、氣改煤漸成趨勢。

氮肥原料路線“改煤”的結構調整分為廣義和狹義兩類。廣義的調整包括所有的氮肥企業(yè)，這其中就包括以石油(主要是渣油和石腦油)和天然氣為原料的大氮肥企業(yè)進行的“改煤”。目前已有包括中石化南化公司氮肥廠、中石化湖北化肥分公司、中石化巴陵分公司洞庭氮肥廠、中石化安慶分公司在內的8家油頭尿素企業(yè)改為煤頭原料，并采用新型煤氣化技術；部分以天然氣為原料的氮肥企業(yè)，如河南能源化工集團旗下中原大化公司、中海石油化學旗下內蒙古天野化工公司也正在計劃改為以煤為原料。這些企業(yè)主要是中石化旗下的氮肥企業(yè)，最早都是以石腦油為原料，后因為油價大幅上漲，生產(chǎn)成本與煤頭、氣頭尿素企業(yè)相比完全無法競爭，被迫進行“油改煤”的。

狹義的調整則僅僅包括原來以無煙煤為原料并采用常壓固定層間歇氣化的中小氮肥企業(yè)。這些企業(yè)建廠初期大多采用間歇式固定床煤氣化技術，以無煙塊煤為原料，因為隨著煤炭行業(yè)機采率的提高，近幾年的塊煤率已經(jīng)降至20%左右，還有進一步下降的可能。同時由于無煙煤僅占我國煤炭總產(chǎn)量的18%，全國無煙煤供應非常緊張。隨著能源價格的大幅上漲，這些企業(yè)在面臨日益嚴峻的煤炭供應形勢的同時，還面臨生產(chǎn)成本持續(xù)上升的困境，大部分企業(yè)一直處于虧損邊緣。這部分企業(yè)原料技術路線改造的核心是煤氣化工藝的替代升級。采用粉煤加壓氣化爐、新型水煤漿氣化爐等先進煤氣化技術，與固定床煤氣化技術相比，新型煤氣化技術在節(jié)能環(huán)保方面具有不可比擬的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的常壓固定床氣化爐相比，在相同煤種原料下，先進煤氣化技術可使合成氨的噸產(chǎn)品能耗平均降低0.22 t標準煤；在高溫達到1 400 ℃的氣化溫度下，采用新型煤氣化爐，有機污染物將完全被分解，煤種適應范圍也大大拓寬。特別是目前煤炭價格進入下行通道，預計在未來相當長一段時間內大幅反彈的可能性已不復存在。這對正在進行和準備進行原料路線“改煤”的企業(yè)來說更為有利。

2原料結構調整注意事項

氮肥企業(yè)進行原料路線結構調整，核心裝置都是其氣化部分。經(jīng)過近10年的努力，我國氮肥產(chǎn)業(yè)原料路線結構調整取得重大進展，目前已建成和在建的水煤漿加壓氣化裝置有66臺，合成氨能力已達706萬t；干煤粉加壓氣化裝置有36臺，合成氨能力已達792萬t，其中42%已建成。

這方面的典型企業(yè)是以河南心連心化肥有限公司、魯西化工集團股份有限公司、江蘇靈谷化工有限公司為代表的一批曾經(jīng)的小氮肥企業(yè)。經(jīng)過實施原料路線結構調整，這些企業(yè)的尿素產(chǎn)能均突破100萬t，實現(xiàn)了企業(yè)從規(guī)模小、能耗高、技術落后到大型化、低能耗、裝備和水平國內領先的華麗轉身。

再以江蘇靈谷化工有限公司為例，其年產(chǎn)45萬t合成氨、80萬t尿素的原料路線結構調整項目采用了水煤漿連續(xù)氣化、低溫甲醇洗、低壓合成、動力透平驅動等先進工藝技術，使公司在生產(chǎn)規(guī)模、原料線路、動力結構、氣化效率、自動化程度、節(jié)能減排方面實現(xiàn)了重大的轉型升級。四噴嘴對置式氣化裝置的應用，不僅實現(xiàn)了連續(xù)制氣，而且使原料煤的氣化效率達到95%以上；壓縮機動力透平驅動的應用，用蒸汽替代了電能，電耗大幅下降，單位合成氨綜合能耗大幅下降，由2005年的1 598 千克標準煤/t下降到1 429 千克標準煤/t。目前江蘇靈谷已確定實施第二個大化肥項目，即年產(chǎn)45萬t合成氨、65萬t尿素新型煤氣化技改項目，總投資20億元，仍采用先進的水煤漿氣化技術，該項目計劃于2014年底建成投產(chǎn)，屆時，企業(yè)原有落后產(chǎn)能將全部淘汰，形成年產(chǎn)尿素160萬t的先進產(chǎn)能。

氮肥企業(yè)進行原料路線結構調整并不是簡單的“推倒重來”和“以新代老”，所面臨的最大問題應該是與現(xiàn)有生產(chǎn)裝置的銜接，這個問題處理和解決不好就有可能導致改造工作的“前功盡棄”。

由于氮肥企業(yè)原料路線結構調整的主要內容是“以新代老”，多數(shù)企業(yè)為了最大限度節(jié)約投資會對原有裝置的部分設備進行“再利用”，但由于原有裝置在設計壓力、裝置能力特別是氣體成分方面差異明顯，如果不能進行合理匹配就會出現(xiàn)問題，最嚴重的情況是原有的設備不僅未能很好地得到利用，反過來卻對新建系統(tǒng)的“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”(安全、穩(wěn)定、長周期、滿負荷、優(yōu)質)運行構成威脅、帶來隱患，甚至會造成改造工作的失敗。

要杜絕以上問題的出現(xiàn)，確保原料路線結構調整完成后系統(tǒng)能夠順利投運并盡快發(fā)揮投資效益，就要求企業(yè)在進行項目可行性研究及方案確定階段對現(xiàn)有系統(tǒng)進行“全面診斷”，對新建裝置與現(xiàn)有裝置進行全面的物料和能量平衡，對于部分重新利用價值不大的設備要下決心予以淘汰。在整個項目的實施過程中可以按照“一次規(guī)劃、分步實施”的原則統(tǒng)籌考慮原有設備的全面利用問題，真正做到新建裝置與原有裝置(設備)的“無縫銜接”，只有這樣才能有效化解原料路線結構調整項目的技術風險，確保項目一次開車成功并在較短時間內“達標達產(chǎn)”。

3結語

通過“量體裁衣”，我國傳統(tǒng)的中小氮肥企業(yè)完全可以結合自身特點加快原料路線結構調整并通過“煤改”實現(xiàn)企業(yè)的轉型升級，走出一條以節(jié)能減排為核心內容的可持續(xù)發(fā)展之路。在實現(xiàn)自身發(fā)展壯大的同時為我國的化肥工業(yè)發(fā)展乃至糧食安全做出新的貢獻。