合成氨工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展研究

化宏超

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展，社會的不斷進步，資源越來越匱乏已成為既定事實。要想秉持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，就要在創(chuàng)造大量效益的情況下盡可能減少能源消耗，提高經(jīng)濟效益的前提是要將環(huán)保貫徹落實。目前，在合成氨工藝上就存在消耗過大的情況，而未來合成氨技術(shù)所要革新的方向，就是在產(chǎn)量提高的同時，盡可能降低消耗及有害物質(zhì)排放。文章將結(jié)合合成氨工藝技術(shù)，對其工藝流程所出現(xiàn)的問題進行簡析，并對合成氨技術(shù)的未來趨勢進行展望，希望合成氨技術(shù)能有所改進并得到更好的應(yīng)用，以促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：合成氨;工藝技術(shù);現(xiàn)狀與趨勢

中圖分類號：TQ113.2文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）09--02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.060

隨著我國工業(yè)水平的進步，氨不僅在眾多化工產(chǎn)品中產(chǎn)量位于首位，其所合成的產(chǎn)品對人類的貢獻也尤為顯著。其是在化工領(lǐng)域中較為重要的一種化工產(chǎn)品。在人們的生活中，氨主要用于農(nóng)業(yè)方面，因為以氨為原料可以制成尿素，對于農(nóng)作物來說是最重要的氮素肥料。其作用不僅體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)方面，在工業(yè)方面，以其為原料還可以制成炸藥、合成樹脂等產(chǎn)品。由此可見，氨的用途非常廣泛，是人們生活中必不可少的原料，人們對于氨的需求量也在日益增加。但是，由于我國現(xiàn)在各行各業(yè)都在提倡節(jié)能減排政策，化工領(lǐng)域也要響應(yīng)國家政策。所以，我國針對現(xiàn)有的合成氨技術(shù)進行改善，是必不可少的一個流程。只有這樣，才能使合成氨工藝技術(shù)符合當前化工領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。這樣不僅可以使合成氨的用途越來越廣泛，還可以使人們生存的環(huán)境變得越來越干凈，可以讓合成氨在人們的生活中作出更大貢獻，使合成氨得到更好的發(fā)展。

1 我國合成氨工藝技術(shù)現(xiàn)狀

最早的合成氨技術(shù)起源于20世紀初，那時合成氨技術(shù)主要是用于戰(zhàn)爭當中，因為炸藥的原料之一就是合成氨?，F(xiàn)代的合成氨技術(shù)，則主要運用在農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代化學(xué)當中。合成氨技術(shù)最早出現(xiàn)在我國，是在20世紀30年代。那時，我國在合成氨工藝技術(shù)方面還比較落后，如今我國合成氨技術(shù)已經(jīng)在全世界占有較高的地位。在合成氨構(gòu)成原料方面，我國掌握的種類也比較多，無論是利用無煙煤天然氣還是油田等材料，都可以用來生產(chǎn)合成氨。由于我國經(jīng)濟技術(shù)的不斷發(fā)展，對于合成氨的需求量也日益增加。同時，因為我國在合成氨工藝技術(shù)方面已經(jīng)有較高的水平，所以目前合成氨的產(chǎn)量已經(jīng)能夠滿足人們的日常生活需求。

在合成裝置方面，因為我國引進的設(shè)備在世界領(lǐng)域中比較先進，所以在合成氨合成裝置設(shè)備上，我國已經(jīng)占有了絕大的優(yōu)勢，其也增強了我國在國際上的綜合競爭力[1]。我國在合成裝置方面，大大小小的裝置共有八百套左右，主要根據(jù)原料區(qū)分用途。比如，大型的合成裝備主要以天然氣為主，中型的合成裝備主要以煤為主等，如此就可區(qū)分合成裝置的用途。

2 如今合成氨技術(shù)應(yīng)用的具體情況

2.1 制氨工藝進階

在當下我國的工業(yè)中，工藝技術(shù)正處于一個不斷革新的狀態(tài)之中，氨合成技術(shù)的工藝裝置同樣也在緊跟時代步伐不斷變化。在國外，有相關(guān)專家及研究部門曾提出，關(guān)于氨的合成工藝，可以選用天然氣作為合成原料進行應(yīng)用，通過這種方式進行氨的合成，可以大大降低能源消耗。在千百次實踐之后，相關(guān)科技人員對于氨的合成技術(shù)不斷進行改革，通過將天然氣作為合成原料，可以有效提升氨合成的工作效率及產(chǎn)出量。在傳統(tǒng)的氨合成工藝中，通常通過離心式壓縮機進行合成，進而實現(xiàn)合成氨的大批量產(chǎn)出。這種方式在眾多生產(chǎn)加工中得到廣泛應(yīng)用，并且這種方式進行合成氨的產(chǎn)出效率比較高[2]。

2.2 制氨過程中能源消耗較低

采用傳統(tǒng)方式進行合成氨的制作，在工藝方面所消耗的能源量比較大。如何行之有效地避免能源浪費，已經(jīng)逐漸成為很多企業(yè)切實的需求，進而通過科技手段進行研發(fā)，找到有效的解決方式，以減少能源消耗。進階方式一定要能保障實際生產(chǎn)加工效果不受到基本影響，筆者多次嘗試各種耗能較低的工藝，想要取代這種傳統(tǒng)的制氨工藝[3]。幾經(jīng)嘗試之后，在眾多能源消耗較低的方式中，發(fā)現(xiàn)熱轉(zhuǎn)化工藝效果較好。在有效降低能源消耗的同時，通過將蒸汽轉(zhuǎn)化和等溫變化共同結(jié)合的工藝運用在合成氨工藝中，進而熟練運用已經(jīng)較為成熟的LAC工藝，以節(jié)約能源。

2.3 提高合成氨裝置的產(chǎn)量

當下科技不斷發(fā)展，如今我國在氨合成工作中的能源消耗已經(jīng)大大降低，而這種方式也證明了工藝可以決定能源消耗的標準是什么樣的。在設(shè)備不斷升級之下，其使用的經(jīng)濟性，下降趨勢非常明顯。如何提升設(shè)備的經(jīng)濟實用性，已然成為技術(shù)人員亟需解決的問題。筆者針對這方面的問題展開了研究，目的是為了探究合成氨裝置在實現(xiàn)量產(chǎn)的同時，如何還能夠保障其設(shè)備的經(jīng)濟性[3]。

3 多種狀態(tài)下氨的應(yīng)用

3.1 氨氣的應(yīng)用

氨氣的應(yīng)用，主要包括化工和醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，實際應(yīng)用于氨水、氮肥、銨鹽等化學(xué)用品的制作。與此同時，氨氣還作為多種生物燃料的能源供給部分。在生產(chǎn)過程中，合成氨具備的優(yōu)勢還比較大。在先進設(shè)備和前沿技術(shù)支持下，其生產(chǎn)過程中所耗費的能量相對較少，并且產(chǎn)出比例非常高。但是，其弊端在于，運輸和儲存工作中極易發(fā)生氨氣泄漏的情況，進而出現(xiàn)人員氨氣中毒現(xiàn)象。與此同時，倘若氨氣比度較高，對人體皮膚會產(chǎn)生腐蝕作用，大量氨氣攝入會造成人員傷亡。所以，在氨氣合成工作中，要格外重視運輸、儲存工作，避免危險情況發(fā)生。

3.2 液氨的應(yīng)用

在日常生活中，因為液氨主要用于冰箱制冷工作，所以人們接觸液氨最多的地方就是在液氨制冷方面。與此同時，在合成氨運輸過程中，很多企業(yè)會以液體形式將氨貯存在耐壓鋼瓶中進行運輸，而運輸方式的選擇，有陸運、海運及管道運輸?shù)确绞?。其?yīng)用過程，多在工業(yè)范圍內(nèi)。但是，液氨極不穩(wěn)定，在極易揮發(fā)的同時，還伴有較強的腐蝕性，由液氨帶來的化工事故數(shù)不勝數(shù)。

4 合成氨工藝在未來的發(fā)展趨勢

在當下社會的不斷發(fā)展中，氨合成工藝也在不斷地革新和升級。如今的合成氨工藝，在未來發(fā)展道路上所能發(fā)揮的作用是巨大的，同樣也是不可替代的。通過縮減合成氨的生產(chǎn)成本，進而實現(xiàn)周期縮減，使得再合成氨生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益穩(wěn)步提升。

4.1 較低的能耗促使經(jīng)濟發(fā)展

在合成氨的工藝中，天然氣已然成為不二選擇，其可以有效降低產(chǎn)出過程中帶來的能量消耗。伴隨著我國合成氨工藝的不斷創(chuàng)新升級，如何有效降低能源消耗，一直以來都是首要解決的問題，也是維持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標的需要。正是在這樣的要求之下，對縮減合成氨工藝的能源消耗，提出了更高的要求。在未來的發(fā)展中，采用較低的能耗實現(xiàn)合成氨的制作，必將成為主要生產(chǎn)模式，可以在有效提升經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上，使能源利用率也得到保障。

4.2 生產(chǎn)模式還需改善

如今，隨著社會需求程度的不斷提高，合成氨技術(shù)的應(yīng)用范圍也在不斷向外擴張。為了應(yīng)對這種時代變遷帶來的需求，在其生產(chǎn)規(guī)模發(fā)展中，就必須要遵循大型、集成及自動化模式開展，再利用先進科技對合成裝置進行科學(xué)化控制，進而在生產(chǎn)過程中達到統(tǒng)一高效。在合成氨的過程中，關(guān)注重點應(yīng)放在設(shè)備研發(fā)上[5]。如今，我國的合成氨技術(shù)已經(jīng)具備了大規(guī)模生產(chǎn)的能力，并且單系列合成氨裝置的生產(chǎn)能力也已經(jīng)非常高效。在對需求量不斷產(chǎn)生新要求的背景下，合成氨工藝技術(shù)的未來發(fā)展，必須要秉持大型、集成及自動化的模式進行。

4.3 仍要堅持可持續(xù)發(fā)展目標

在當下我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展中，每個行業(yè)對于生態(tài)、綠色、可持續(xù)發(fā)展的態(tài)度都比較堅決。所以，在這樣的大背景下，合成氨技術(shù)工藝在未來發(fā)展過程中所要秉持的，必須是清潔化生產(chǎn)。在合成氨技術(shù)工藝中，會夾雜一部分廢料及雜物產(chǎn)出，同時還伴隨著不同類型的副產(chǎn)品。合成氨技術(shù)未來的發(fā)展目標，就是要大力縮減這類廢料的產(chǎn)出，盡可能在合成氨工藝中實現(xiàn)“零排放、零污染”。如今，國家大力推動可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在這種背景下，合成氨工藝技術(shù)也必然要朝著這個方向去發(fā)展，在生產(chǎn)過程中達到清潔目標，進而做到可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，資源短缺現(xiàn)象逐漸呈現(xiàn)出來，并且這個趨勢越來越明顯。在合成氨技術(shù)工藝中，如何有效對其進行革新，大幅降低能源消耗，是合成氨技術(shù)未來發(fā)展中的一個主要趨勢。合成氨技術(shù)比較特別，相關(guān)技術(shù)人員在研發(fā)過程中，切記要在保障自身安全的前提下，對其進行不斷探索。在此基礎(chǔ)上，對于國外先進的技術(shù)經(jīng)驗，要多去汲取、多去借鑒，并且應(yīng)用在我國的合成氨技術(shù)領(lǐng)域中。在當下，合成氨技術(shù)的主要方向就是要在保障其較高產(chǎn)量的同時，盡可能降低能源消耗。研發(fā)過程中，核心技術(shù)要不斷創(chuàng)新調(diào)整，以便適應(yīng)當下的經(jīng)濟需求。原材料的選擇要盡可能簡化，不斷精進技術(shù)，進而實現(xiàn)節(jié)能減排的最終目標，為創(chuàng)建綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的社會助力賦能。

參考文獻

[1] 王智軍.合成氨工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2019，506（24）：239-240.

[2] 戴學(xué)軍.合成氨工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].中國化工貿(mào)易，2020，12（5）：87，89.

[3] 康玉林.合成氨工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].化工管理，2019（25）：211-212.