合成氨工業(yè)節(jié)能減排的分析

卞春濤(南京國昌化工工程設(shè)計有限公司，江蘇 南京 210061)

1 我國合成氨工業(yè)的基本情況

我國的合成氨工業(yè)目前處于世界領(lǐng)先的水平，主要以煤為原料經(jīng)濟(jì)實惠。因其具有成本低，應(yīng)用方便的特點，今后的仍然會是我國合成氨工業(yè)的主要原料。

2 合成氨工業(yè)節(jié)能減排的探究

2.1 分析節(jié)約能源的潛能

氨的熱值大約是22.4GJ/t；合成氨的過程是一個消耗大量能量的過程，這也使合成氨工業(yè)成為高耗能產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)現(xiàn)在的局面可以看出，國外先進(jìn)的合成氨工業(yè)和中國大型合成氨工業(yè)相比，我國合成氨工業(yè)耗40-60GJ能量才能夠生產(chǎn)一噸產(chǎn)品氨，國外的能源消耗要比中國減少一半，因此我國合成氨工業(yè)的節(jié)能減排改造迫在眉睫。

2.2 分析降耗工段

原料轉(zhuǎn)化過程能耗最多的一個工段之一，在整個過程中直接影響合成氨綜合能耗。另整個過程中熱能的利用、換熱、冷卻過程的熱量消耗也較大，70%以上的熱能損耗都在這一環(huán)節(jié)。

2.3 分析動力的耗能

全裝置耗能和付出初級能源代價耗能在總能耗約占據(jù)37.68%，它們的消耗數(shù)量分別為3.21GJ/t和11.48GJ/t，其中合成氣壓縮機(jī)消耗能量超過50%。制造30%的動力能源就需要消耗一份初級能源，所以對這方面節(jié)能是非常有必要的。動力能源的目的是為了克服裝置阻力進(jìn)行工藝氣輸送和提供氨合成工序氨合成反應(yīng)所需的高壓。從表面看，原料轉(zhuǎn)化過程大部分能源消耗發(fā)生的階段，但是氨合成工序?qū)嶋H上成為合成氨工業(yè)中動能消耗量最大的一個階段。

3 合成氨的節(jié)能措施

3.1 改良流體輸送設(shè)備

3.1.1 采用汽輪機(jī)驅(qū)動提供合成氨動力源

我國電力大部分以煤為原料制蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電，汽—電轉(zhuǎn)化與電力輸送、電—動力轉(zhuǎn)化是能源消耗高的主要因素之一，其轉(zhuǎn)化效率不足70%，而汽輪機(jī)直接驅(qū)動離心透平壓縮機(jī)、合成循環(huán)機(jī)及大型泵類提供動力源省去這一能耗過程，轉(zhuǎn)化效率高達(dá)90%以上，是節(jié)能減排最有效的措施之一。

3.1.2 運用變頻器節(jié)能

為了達(dá)到電機(jī)的調(diào)速而采用改變電機(jī)定子供電頻率的辦法，以這為主要原理的調(diào)速方法叫變頻調(diào)速，它主要作用是增加和減少動平滑輪的速度，采用的方法是改變電機(jī)負(fù)載。異步電動機(jī)原有的特性變頻調(diào)速差不多相同，轉(zhuǎn)差率小是這兩種調(diào)速的主要特點，因而保持特別高的工作效率，同時調(diào)整范圍寬、精度高、無極調(diào)速都屬于它的優(yōu)勢，節(jié)點效率也很出色，一般范圍都可以保持在20%-30%之間。

3.1.3 內(nèi)饋斬波調(diào)速

內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)和斬波控制裝置共同的裝置，這種裝置能夠進(jìn)行內(nèi)饋斬波調(diào)速。高效節(jié)能是它的主要優(yōu)點，高壓大、中容量交流電機(jī)的調(diào)速等調(diào)速幾乎都會使用這種調(diào)速方法，這也使最新型的一種交流調(diào)速技術(shù)。

3.2 設(shè)備與技術(shù)的節(jié)能

3.2.1 改良設(shè)備

將換熱器與反應(yīng)器結(jié)合，利用等溫反應(yīng)技術(shù)提高熱能利用，如天然氣換熱式轉(zhuǎn)化、等溫CO變換等，另通過利用新型換熱器的類別如板式換熱器等，提高換熱的效率是節(jié)能方法之一。采用徑向反應(yīng)器降低阻力減少動力消耗也是節(jié)能的有效方法。

3.2.2 改造節(jié)能技術(shù)

合成氨工業(yè)是一個工序十分復(fù)雜的行業(yè)，進(jìn)行全程性、綜合治理的節(jié)能降耗是這個行業(yè)所必須注重的，選取合適的節(jié)能器械的設(shè)備和應(yīng)用和推廣節(jié)能技術(shù)必須是同時存在的。就目前來看，特別多的節(jié)能方法和先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)在我國得到運用。將余熱的充分的利用是控制合成氨工業(yè)節(jié)能的重要環(huán)節(jié)，廢氣廢水的余熱利用制冷、冷卻介質(zhì)的余熱利用與空冷降溫、高溫?zé)煔獾臒峁苡酂峄厥铡⒒瘜W(xué)反應(yīng)余熱利用等溫技術(shù)直接產(chǎn)生蒸汽、都屬于可以再利用的余熱項目。另在氣體凈化方面采用低溫甲醇洗、液氮洗技術(shù)降低合成氣中惰性氣(CH4+Ar)含量，使氨合成工序在低壓下(12.0-14.0MPa)操作減少動力消耗、氨合成工序自產(chǎn)過熱中壓蒸汽提高熱能利用率成為現(xiàn)實。

3.2.3 原料節(jié)能

由于我國能源物質(zhì)貯量煤多油氣少，合成氨原料線路的改變對于合成氨工業(yè)很重要，運用“油改氣”、“油改煤”、“氣改煤”技術(shù)改變原料線路是節(jié)能控制有效方法。煤資源在我國不缺少而且供給充足，新型煤氣化技術(shù)如加壓水煤漿氣化技術(shù)、加壓粉煤氣化技術(shù)的應(yīng)用，可以有效的改變原料線路，改變能源格局的利用是節(jié)能措施之一。

4 合理規(guī)劃產(chǎn)業(yè)布局

宏觀調(diào)控資源分布和產(chǎn)業(yè)分布非常重要，根據(jù)我國能源分布可以了解到，低能源被高能源所牽制的現(xiàn)像將會是很常見的，我們?yōu)榱朔乐购畏N情況發(fā)生而作準(zhǔn)備。首先，將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢是政府必須做到的目標(biāo)。進(jìn)行科學(xué)的開發(fā)新能源包括考察各個地方的情況。最后是以生態(tài)環(huán)境的保護(hù)為第一位，在生態(tài)環(huán)境不受破壞的情況下進(jìn)行項目建設(shè)，研究完項目對周邊環(huán)境的影響，然后才能夠進(jìn)行項目建設(shè)，哪怕是重大項目建設(shè)，如果對周邊環(huán)境影響過大，則不予審批，全面鼓勵和支持改善惡劣環(huán)境的建設(shè)。

5 結(jié)語

合成氨工業(yè)既是我國工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)，又是關(guān)系到民生的工業(yè)，在我國工業(yè)技術(shù)發(fā)展中意義非凡。我們在發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)的過程中，一定要認(rèn)真貫徹落實節(jié)能聯(lián)減排的思想，具體的實施要從原料的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備選型和管理等幾個方面共同深化，逐漸實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

[1]劉化章.合成氨工業(yè)節(jié)能減排的分析[J].化工進(jìn)展，2011，06:1147-1157.

[2]譚恒俊，趙陽.合成氨工業(yè)節(jié)能減排的分析[J].科技風(fēng)，2012，06:284.

[3]劉化章.合成氨工業(yè)節(jié)能減排的分析[J]化工進(jìn)展，2011，30(6):1147-1157