合成氨工业节能减排的分析

2022-09-11

1 我国合成氨工业的基本情况

我国的合成氨工业目前处于世界领先的水平, 主要以煤为原料经济实惠。因其具有成本低, 应用方便的特点, 今后的仍然会是我国合成氨工业的主要原料。

2 合成氨工业节能减排的探究

2.1 分析节约能源的潜能

氨的热值大约是22.4GJ/t;合成氨的过程是一个消耗大量能量的过程, 这也使合成氨工业成为高耗能产业之一。根据现在的局面可以看出, 国外先进的合成氨工业和中国大型合成氨工业相比, 我国合成氨工业耗40-60GJ能量才能够生产一吨产品氨, 国外的能源消耗要比中国减少一半, 因此我国合成氨工业的节能减排改造迫在眉睫。

2.2 分析降耗工段

原料转化过程能耗最多的一个工段之一, 在整个过程中直接影响合成氨综合能耗。另整个过程中热能的利用、换热、冷却过程的热量消耗也较大, 70%以上的热能损耗都在这一环节。

2.3 分析动力的耗能

全装置耗能和付出初级能源代价耗能在总能耗约占据37.68%, 它们的消耗数量分别为3.21GJ/t和11.48GJ/t, 其中合成气压缩机消耗能量超过50%。制造30%的动力能源就需要消耗一份初级能源, 所以对这方面节能是非常有必要的。动力能源的目的是为了克服装置阻力进行工艺气输送和提供氨合成工序氨合成反应所需的高压。从表面看, 原料转化过程大部分能源消耗发生的阶段, 但是氨合成工序实际上成为合成氨工业中动能消耗量最大的一个阶段。

3 合成氨的节能措施

3.1 改良流体输送设备

3.1.1 采用汽轮机驱动提供合成氨动力源

我国电力大部分以煤为原料制蒸汽驱动汽轮机发电, 汽—电转化与电力输送、电—动力转化是能源消耗高的主要因素之一, 其转化效率不足70%, 而汽轮机直接驱动离心透平压缩机、合成循环机及大型泵类提供动力源省去这一能耗过程, 转化效率高达90%以上, 是节能减排最有效的措施之一。

3.1.2 运用变频器节能

为了达到电机的调速而采用改变电机定子供电频率的办法, 以这为主要原理的调速方法叫变频调速, 它主要作用是增加和减少动平滑轮的速度, 采用的方法是改变电机负载。异步电动机原有的特性变频调速差不多相同, 转差率小是这两种调速的主要特点, 因而保持特别高的工作效率, 同时调整范围宽、精度高、无极调速都属于它的优势, 节点效率也很出色, 一般范围都可以保持在20%-30%之间。

3.1.3 内馈斩波调速

内馈调速电机和斩波控制装置共同的装置, 这种装置能够进行内馈斩波调速。高效节能是它的主要优点, 高压大、中容量交流电机的调速等调速几乎都会使用这种调速方法, 这也使最新型的一种交流调速技术。

3.2 设备与技术的节能

3.2.1 改良设备

将换热器与反应器结合, 利用等温反应技术提高热能利用, 如天然气换热式转化、等温CO变换等, 另通过利用新型换热器的类别如板式换热器等, 提高换热的效率是节能方法之一。采用径向反应器降低阻力减少动力消耗也是节能的有效方法。

3.2.2 改造节能技术

合成氨工业是一个工序十分复杂的行业, 进行全程性、综合治理的节能降耗是这个行业所必须注重的, 选取合适的节能器械的设备和应用和推广节能技术必须是同时存在的。就目前来看, 特别多的节能方法和先进的技术已经在我国得到运用。将余热的充分的利用是控制合成氨工业节能的重要环节, 废气废水的余热利用制冷、冷却介质的余热利用与空冷降温、高温烟气的热管余热回收、化学反应余热利用等温技术直接产生蒸汽、都属于可以再利用的余热项目。另在气体净化方面采用低温甲醇洗、液氮洗技术降低合成气中惰性气 (CH4+Ar) 含量, 使氨合成工序在低压下 (12.0-14.0MPa) 操作减少动力消耗、氨合成工序自产过热中压蒸汽提高热能利用率成为现实。

3.2.3 原料节能

由于我国能源物质贮量煤多油气少, 合成氨原料线路的改变对于合成氨工业很重要, 运用“油改气”、“油改煤”、“气改煤”技术改变原料线路是节能控制有效方法。煤资源在我国不缺少而且供给充足, 新型煤气化技术如加压水煤浆气化技术、加压粉煤气化技术的应用, 可以有效的改变原料线路, 改变能源格局的利用是节能措施之一。

4 合理规划产业布局

宏观调控资源分布和产业分布非常重要, 根据我国能源分布可以了解到, 低能源被高能源所牵制的现像将会是很常见的, 我们为了防止何种情况发生而作准备。首先, 将资源优势转化为经济优势是政府必须做到的目标。进行科学的开发新能源包括考察各个地方的情况。最后是以生态环境的保护为第一位, 在生态环境不受破坏的情况下进行项目建设, 研究完项目对周边环境的影响, 然后才能够进行项目建设, 哪怕是重大项目建设, 如果对周边环境影响过大, 则不予审批, 全面鼓励和支持改善恶劣环境的建设。