探索合成氨催化技術(shù)與工藝發(fā)展

藺延新

摘 要：眾所周知，我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)產(chǎn)品總量居世界前列，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起到關(guān)鍵作用的農(nóng)業(yè)技術(shù)則為合成氨催化技術(shù)，即合成氨生產(chǎn)量以及使用量都是龐大的，而農(nóng)業(yè)穩(wěn)定的生產(chǎn)需要合成氨催化技術(shù)水平的支持。因此文章就探究合成氨催化技術(shù)與工藝發(fā)展做出深度分析，通過(guò)研究合成氨催化技術(shù)中催化劑的含量以及全面升級(jí)的合成氨催化技術(shù)和工藝，全方位降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能耗，提升整體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，讓合成氨催化技術(shù)作用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，全面推動(dòng)生農(nóng)業(yè)生產(chǎn)量以及發(fā)展合成氨催化技術(shù)與工藝。

關(guān)鍵詞：合成氨;催化技術(shù);工藝發(fā)展

0 引言

現(xiàn)階段我國(guó)合成氨催化技術(shù)的理論研究與技術(shù)研究逐漸成熟起來(lái)，合成氨是支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展的重要技術(shù)之一，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，合成氨催化技術(shù)越來(lái)越高。合成氨催化技術(shù)是整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的核心與關(guān)鍵。在當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展過(guò)程中，合成氨催化技術(shù)在其中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而合成氨催化技術(shù)和生產(chǎn)工藝是目前需要解決的重要問(wèn)題，為了滿足社會(huì)發(fā)展需求，必須進(jìn)行合成氨催化技術(shù)改革與創(chuàng)新，將合成氨催化專業(yè)知識(shí)應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程控制和生產(chǎn)管理控制?；诖?，文章就合成氨催化技術(shù)和工藝發(fā)展進(jìn)行分析具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 超臨界合成氨技術(shù)

在合成氨反應(yīng)過(guò)程中，隨著反應(yīng)溫度的不斷升高，化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)得到明顯提升，此時(shí)，平衡氨濃度會(huì)隨之下降。結(jié)合現(xiàn)狀來(lái)看，工業(yè)合成氨催化劑往往需要在475℃以上的高溫條件下反應(yīng)，此時(shí)無(wú)論是反應(yīng)速度，亦或是反應(yīng)過(guò)程，已經(jīng)接近平衡氨濃度。若想進(jìn)一步提高單程轉(zhuǎn)化率，基本上是不可能的。究其原因，主要是受到化學(xué)平衡條件的限制。

針對(duì)于此，為實(shí)現(xiàn)單程轉(zhuǎn)化效率的進(jìn)一步提高，研究人員主張?zhí)岣叽呋瘎┑牡蜏鼗钚蕴攸c(diǎn)，目的在于降低反應(yīng)溫度，確保催化劑在低溫條件下，仍保持原有的活性特點(diǎn)。然而，現(xiàn)存的各種型號(hào)氨催化劑受到自身化學(xué)特性的影響，很難達(dá)到上述要求。而通過(guò)結(jié)合非平衡限制氮加氫技術(shù)基本上可以攻克化學(xué)平衡的限制，進(jìn)一步提高單程轉(zhuǎn)化效率。一般來(lái)說(shuō)，超臨界流體具備氣體與液體的應(yīng)用特質(zhì)，即與液體密度接近、與氣體粘度接近的特性，往往可以集中體現(xiàn)出良好的萃取能力。通過(guò)利用上述特性基本上達(dá)到提高整體化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的效果，如加強(qiáng)正向反應(yīng)速度等。且從宏觀角度上來(lái)看，這種方式能夠打破傳統(tǒng)合成氨反應(yīng)平衡效果，使得平衡條件受到嚴(yán)重制約，原先的可逆反應(yīng)會(huì)轉(zhuǎn)換成為不可逆反應(yīng)，如此一來(lái)，合成氨單程轉(zhuǎn)化效率會(huì)明顯增加，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。足以見(jiàn)得，超臨界合成氨技術(shù)具備良好的應(yīng)用特性，值得推廣與應(yīng)用。

2 等壓合成技術(shù)

工業(yè)生產(chǎn)中，其合成氨技術(shù)效率已經(jīng)得到質(zhì)的飛躍，即使在高溫情況下，也可達(dá)到將催化劑的轉(zhuǎn)化效果為九成，幾乎與平衡氨濃度相一致。但是工業(yè)生產(chǎn)中，氨合成的單一轉(zhuǎn)化率僅為兩成，那么研究人員就可認(rèn)知氨合成的轉(zhuǎn)化效果則為現(xiàn)階段的研究重點(diǎn)內(nèi)容，而平衡轉(zhuǎn)化率以及單程轉(zhuǎn)化率則為重中之重。大型的合成氨又可分為多種類型，現(xiàn)以煤做原料分析不同類型的合成氨工藝的主要流程，眾所周知，合成氨生產(chǎn)過(guò)程中，煤為第一原料提供重要熱能，保證整個(gè)合成氨工藝的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。而形成不同類型的合成氨工藝主要原因是生產(chǎn)環(huán)境壓力的不同。即可分為微加壓合成氨技術(shù)、等壓合成氨技術(shù)和升壓合成氨技術(shù)。

這三種技術(shù)中壓力的轉(zhuǎn)化效率也有所不同。通過(guò)研究和對(duì)比數(shù)據(jù)可知等壓合成氨技術(shù)是三種技術(shù)中轉(zhuǎn)發(fā)效率最高的。主要的原因則為在相持平壓力狀態(tài)下的合成氨工藝生產(chǎn)中，可以保障生產(chǎn)能耗量為最低。低能耗不僅僅可以降低生產(chǎn)成本，還能提升整個(gè)工藝的生產(chǎn)效率。因此等壓合成氨技術(shù)被各大企業(yè)廣泛適用到生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，滿足自身企業(yè)的生產(chǎn)需求。當(dāng)然在低溫低壓環(huán)境狀態(tài)下的等壓合成氨技術(shù)，選用的合成氨催化劑是保證等壓合成氨技術(shù)效果的關(guān)鍵點(diǎn)。

企業(yè)一般會(huì)將合成氨催化劑的選擇方向明確到催化劑中的氨凈值，最佳的氨凈值為8.4%～10%。8.4%的氨凈值是企業(yè)保障自身經(jīng)濟(jì)效益的臨界點(diǎn)，8.4%以上的氨凈值則能夠不斷地提升整體生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。10%的氨凈值則是在不提高生產(chǎn)成本狀態(tài)下完全實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)目標(biāo)。等壓合成氨工藝一般會(huì)在8.5MPa狀態(tài)下利用粉煤漿或者水煤漿為原料進(jìn)行制氣，然后轉(zhuǎn)變到7.5MPa中進(jìn)行合成氨工藝生產(chǎn)。等壓合成氨工藝的最大優(yōu)點(diǎn)是可以無(wú)限降低合成氣壓縮機(jī)的能量損耗值。對(duì)比升壓合成氨工藝，后者的優(yōu)勢(shì)則為可合成較高壓力，并在高壓狀態(tài)中保持穩(wěn)定的未反應(yīng)低能耗量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，最近幾年，我國(guó)合成氨行業(yè)得到快速發(fā)展，合成氨生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)能降耗措施成為了當(dāng)前企業(yè)提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。因此，文章從幾個(gè)方面就合成氨催化技術(shù)與工藝發(fā)展進(jìn)行綜合分析。

參考文獻(xiàn)：

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