在合成氨尿素生產過程中能量優(yōu)化技術的應用研究

潘從龍

摘 要：目前化肥產業(yè)改革步伐加快，農業(yè)化肥使用量年控制增長率在1.0%以內，加重了化肥市場產能過剩的嚴峻形勢。隨之而來的不僅是電價改革接軌，鐵路運價上調、化肥出口淡旺季差別關稅取消、化肥征收增值稅的恢復及行業(yè)環(huán)保治理的強化等等，化肥產業(yè)面臨“生死相逼”的態(tài)勢?；诖耍疚闹饕獙铣砂蹦蛩厣a過程中能量優(yōu)化技術的應用進行分析探討。

關鍵詞：合成氨尿素；生產過程；能量優(yōu)化技術；應用

1 前言

農業(yè)是社會穩(wěn)定發(fā)展的保障，我國對農業(yè)生產越來越重視，大力提倡農業(yè)生產技術創(chuàng)新。合成氨尿素在農業(yè)生產中最為常用，在農業(yè)生產中有重大作用，而合成氨尿素生產過程卻是復雜的，需要大量的能源材料以及高科技技術做支撐，在合成氨生產過程中能量被大量浪費，因此，如何在合成氨尿素生產過程中進行能量優(yōu)化是業(yè)內關注的問題。

2 在合成氨尿素生產過程中能量優(yōu)化技術的應用

2.1 合成氨尿素生產過程中能量優(yōu)化技術方案調研

合成氨尿素生產廠家應該根據本廠的實際條件，進行可行性方案研究找出做適用的方案。具體步驟是：首先，必須嚴格貫徹國家對合成氨尿素生產過程中能量要求的規(guī)定，反復閱讀材料，領悟文件的實質性含義，避免制定的方案與國家規(guī)定脫離；其次，對本廠生產條件及原料渠道進行調查，對方案實施有影響的隱患立即排除。再次，與合作單位進行溝通，建立穩(wěn)定的合作關系，最后，派專業(yè)人員到市場進行調查，關注市場的最新動態(tài)，為能量技術方案制定提供依據。

2.2 合成氨尿素生產過程中能量優(yōu)化技術方案思路

合成氨生產裝置屬于能量集中型且耗能量大的裝置，對它進行能量優(yōu)化技術改進時首先考慮的就是生產過程的用能優(yōu)化。由于過程系統(tǒng)中的三環(huán)節(jié)能量結構模型已經在合成氨尿素中推廣應用，并在實踐中取得了令人滿意的成效，因此，在對合成氨尿素生產過程中能量優(yōu)化技術方案思路探索時，要將這三環(huán)節(jié)能量結構模型作為前提條件，構建合成氨尿素生產能量優(yōu)化思路圖為：單元（工藝裝置用能優(yōu)化、裝置漸熱聯(lián)合系統(tǒng)、重點耗能設備）→子系統(tǒng)（廠級間熱聯(lián)合系統(tǒng)、裝置間熱聯(lián)合）→整個系統(tǒng)（蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化），在這各個系統(tǒng)間必須預先制定科學的能量優(yōu)化順序，并在優(yōu)化過程中嚴格執(zhí)行設計方案。

2.3 優(yōu)化合成氨尿素生產過程中能量優(yōu)化技術方案

結合以上方案設計思路對方案進行再次優(yōu)化，對不同的級別的合成氨尿素生產的化肥用途以及適用范圍進行研究，其能量綜合能力優(yōu)化技術方案構架是：首先，合成氨尿素生產廠家要與相關電力單位建立長期穩(wěn)定的合作關系，由該電力單位向化肥廠提供所需動力；其次，合成氨尿素生產廠家要建立科學的動力接受系統(tǒng)，將電廠輸送到能量充分接受，并經系統(tǒng)轉化為合成氨生產需要的動力；其次，把動力按照各系統(tǒng)能量需求進行分配，主要系統(tǒng)包括合成氨工藝蒸汽系統(tǒng)、尿素蒸汽透平系統(tǒng)、循環(huán)水蒸汽透平系統(tǒng)；最后，將上述過程沒有充分利用的能量及廢料渣進行加工處理，一部分外送到電力部門作電力生產原料，另一部分回收應用到化肥成合成爐中循環(huán)利用。

2.4 合成氨尿素生產過程中能量優(yōu)化技術使用情況

第一，分離內件合理運用。在分離內件應用與合成氨尿素生產系統(tǒng)以前，蒸汽內部所有氣體都是利用外螺線離心分離或者是旋流板絲網進行分離，取得的成效并明顯，氣體中所含氣體不能有效分離，還有大部分對合成氨生產有影響的氣體會進入到合成塔內，導致合成塔內反應物不能充分反應或者是合成氨中摻雜氣體，從而減小了整個生產系統(tǒng)生產合成氨尿素的產量。自采用分離內件以來，對系統(tǒng)氨分氣體取樣調查分析，混合氣體中氨含量明顯提高，主要是原因是混合氣體中其他雜質氣體被有效分離，從而合成氨轉化率必然會有所升高；合成塔內氨氣含量增大，那么合成系統(tǒng)壓力就會減小，從而節(jié)約了壓縮機能耗；出口氣中體積分數(shù)明顯降低，設備生產能力提升?？梢?，在合成氨尿素系統(tǒng)中合理運用分離內件，是實現(xiàn)能量優(yōu)化的主要途徑。

第二，合成氨尿素生產裝置采用預分離器。傳統(tǒng)的合成氨尿素生產系統(tǒng)中普遍使用預蒸餾工藝，而現(xiàn)代的尿素生產量不斷增加，原有的工藝技術不能符合現(xiàn)代生產技術要求，阻礙合成氨尿素的生產，工藝狀況易變化，蒸汽大量浪費，致使經濟投資逐年增高。自從合成氨尿素生產裝置采用預分離器后，合成塔出口處的混合液需提前流經預分離器內，大多數(shù)游離氨與少數(shù)含有氨基的胺會被充分解離，釋放的熱量順著反應液流經到下段反應池中；其氣相通常與中壓一級冷卻器接通，再進入中壓吸收塔。合成氨尿素生產裝置采用預分離器系統(tǒng)結構并不復雜，然而取得的經濟技術效果卻很明顯，要想在短期內就實現(xiàn)合成氨尿素生產能量優(yōu)化目標，此方法是最佳的選擇。

3 結語

隨著我國發(fā)展對農業(yè)產量需求增加，合成氨尿素的使用也會隨之增加，所以我們要在已有的合成氨尿素生產過程能量優(yōu)化技術基礎上，不斷探索出更加高效節(jié)能的技術措施，從而為合成氨尿素工業(yè)發(fā)展奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]李孟璐，周大明.合成氨、尿素生產節(jié)電措施綜述[J].氮肥技術，2016.

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