淺析合成氨工藝核心指標(biāo)

田曉輝

下面簡(jiǎn)單的談?wù)勏挛依斫獾摹昂诵墓に囍笜?biāo)觀”。核心工藝指標(biāo)控制是工藝操作的靈魂，是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的關(guān)鍵，更是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的有力保證。

合成氨工藝的核心指標(biāo)主要有哪些呢？稱之為核心指標(biāo)的原因依據(jù)是什么？我們應(yīng)該如何去操控這些核心指標(biāo)呢？

造氣崗位首要核心指標(biāo)是煤氣爐下行煤氣溫度。我們都知道固定間歇式煤氣發(fā)生爐，炭層從上至下分別是干燥層、干餾層、氣化層、灰渣層，產(chǎn)量和煤耗主要看氣化層反應(yīng)情況的好壞，而下行煤氣溫度主要反應(yīng)了氣化層的反應(yīng)情況。根據(jù)周教授的工藝思想，通過(guò)爐條機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制灰渣層，間接控制氣化層的反應(yīng)溫度，即控制了煤氣爐的反應(yīng)情況，灰渣層應(yīng)該控制在15±5cm，下行煤氣溫度應(yīng)控制在210±5℃。

造氣工段的第二核心指標(biāo)應(yīng)該是指穩(wěn)定的氣柜高度。氣柜是緩沖、儲(chǔ)存半水煤氣，如氣柜高度一定時(shí)，根據(jù)半水煤氣中各物質(zhì)分子量大小我們可以得知，氣體分布自上而下應(yīng)該是H2、CH4、CO、N2、CO2。如果煤氣爐產(chǎn)氣量和羅茨機(jī)的抽氣量不相同時(shí)，那么進(jìn)入后工段的原料氣其成分就不穩(wěn)定，后工段的生產(chǎn)也就受到波動(dòng)，所以穩(wěn)定的氣柜的高度是十分必要的，這就要求調(diào)度員和操作工人能協(xié)調(diào)好，控制好煤氣產(chǎn)量和羅茨機(jī)的打氣量。

氨合成首要核心工藝指標(biāo)氫氮比。根據(jù)氨合成反應(yīng)方程式：N2+3H2=2NH3+Q（高溫高壓催化劑）得知，每三分子H2與一分子的N2作用生成一分子氨，周教授在將新鮮氫比例定位74.5±0.5%（新鮮氣含有CH4和Ar），這樣合成分子理論上反應(yīng)就能較好進(jìn)行。新鮮氫的比例提高后，勢(shì)必會(huì)提高循環(huán)氫的含量，循環(huán)氫的比例提高后，因H2占據(jù)了循環(huán)氣的主要成份，H2又較N2、CH4、Ar、NH3分子量小，循環(huán)機(jī)的做功就會(huì)大幅度降低，即降低了電流，降低了噸氨成本。單純作為合成操作來(lái)講控制好氫氮比是不現(xiàn)實(shí)的，重要的還是從源頭控制，要將半水煤氣中的CO+ H2控制在68±0.5%（理論推算），即將新鮮氫控制在74.5%左右，也就是合成循環(huán)氫59±1%之間。

氨合成第二核心指標(biāo)是適宜催化劑的溫度。從化學(xué)反應(yīng)角度來(lái)看，適宜的催化劑的溫度是提高觸媒活性，使得反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行重要保證。根據(jù)周教授的經(jīng)驗(yàn)和觸媒廠家質(zhì)量說(shuō)明書，氨合成觸媒催化劑溫度最適宜溫度暫定520～530℃。其次，催化劑的溫度反應(yīng)了合成塔內(nèi)部溫度，反應(yīng)合成塔反應(yīng)情況，提高一定溫度還有利于氮、氫分子的碰撞，提高氨產(chǎn)量。

氨合成第三核心指標(biāo)是在壓力一定的情況下，盡量降低合成塔內(nèi)惰性氣體含量。單純從化學(xué)反應(yīng)角度看，H2和N2含量越高，CH4、Ar含量越低反應(yīng)越有利，但如惰性氣放空量太大，勢(shì)必會(huì)降低塔內(nèi)壓力，同比高壓力反應(yīng)就會(huì)變得遲緩，產(chǎn)量就會(huì)受到影響。

我們對(duì)合成氨的核心指標(biāo)都有了一定的了解，但在實(shí)際操作中，所有的核心指標(biāo)其實(shí)是相互聯(lián)系、彼此影響的，如合成氫氮比其實(shí)受到下行煤氣溫度，氣柜高度、蒸汽壓力等工藝指標(biāo)的影響。而我們當(dāng)前要做的就是協(xié)調(diào)好這些核心指標(biāo)，降低噸氨綜合能耗，為公司減虧增效。