合成氨技术现状及发展趋势探讨

2022-09-11

一、合成氨技术的基本现状

我国是世界上合成氨产量最大的国家, 合成氨技术发展速度比较快, 目前已经掌握了以无烟煤、焦炉煤气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨的技术, 形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。当前氮肥工业已经满足了国内需求, 在与国际接轨后, 具备与国际合成氨产品竞争的能力。

二、生产合成氨的典型工艺流程

重油、天然气和煤等为原料生产合成氨。

1. 天然气生产合成氨。

天然气通过脱硫工序脱出气体中的硫组分, 再通过一段转化与二段转化, 经过CO高、低温变换、脱除CO2等工序, 制得N2、H2混合气体 (其中含CO和CO2约0.1%~0.3% (体积分数) ) , 经过甲烷转化工序后制取N2、H2摩尔体积比为3的合成气, 通过合成气压缩机加压后进入氨合成系统制取合成氨。工艺流程图如下:

2. 重油生产合成氨。

原油提取产品油后剩余的重质油称为重油, 重油部分氧化、再经过清除炭黑、经过煤气变换、通过低温甲醇洗和液氮洗脱除杂质气体制得合成氨工序所需的原料气, 再经过合成气压缩机提压后进入氨合成系统生产合成氨。此生产合成氨工艺过程还需要空分装置提供氧气和液氮。

3. 煤生产合成氨。

由于世界能源格局的变化, 导致全球石油价格的飞涨, 使得以煤为原料生产合成氨工艺技术再次被人们多重视。建于石家庄化工园区的晋煤金石集团藁城分公司便采用了近年来国内外较为先进的煤制取合成氨技术。我公司采用晋煤15#无烟煤为原料, 按照节能环保设计理念, 选用了国际国内最先进的工艺和设备, 在合成氨核心工艺技术及装备上选用德国鲁奇炉碎煤加压气化、低温甲醇洗净化、变压吸附提氢、克劳斯硫回收、瑞士卡萨利合成工艺等多项国际国内先进技术, 极大提高了合成氨的装置水平。工艺流程图如下:

三、合成氨工艺技术发展趋势探讨

合成氨技术的发展趋势将围绕“降低成本、延长设备运转周期、增加经济效益”的基本目标努力, 生产工艺以及设备的大型化、低能耗、清洁生产等将作为重点的研究和开发方向。

1. 合成氨装置未来的发展方向

由于合成氨技术的不断发展, 单系列合成氨装置的产能在不断提高, 天然气、煤为原料制取合成氨的发展空间还很大, 势必将成为制取合成氨的主要发展方向。大型合成氨装置技术的发展过程中, 工艺技术和设备的改进是关键性的, 即合成氨原料气的制备、合成氨原料气的净化、合成气压缩机、氨合成工艺技术。合成氨原料气制备方面:煤的气化与煤的液化将作为合成氨技术发展的重点, 鲁奇公司与托普索公司已经推出了煤制氨适合的大型化工艺技术;合成氨原料气的净化:低温甲醇洗技术、低温液氮洗技术必将成为净化合成气的主要工艺流程被行业所接受、所认可;氨合成工艺技术:双压法氨合成工艺以及基于钌基催化剂KAAP工艺等有可能成为氨合成的主流工艺。

2. 天然气制合成氨、煤制合成氨未来发挥的作用

由于全球原油开采速度过快, 原油的供应量逐渐降低, 石油时代即将过去, 导致原油的加工产品价格也是持续升高, 重油为原料制氨的成本也随之增高, 已经不具备市场竞争力。在此市场经济条件下, 合成氨原料结构势必发生调整, 以天然气制合成氨、煤制合成氨在未来发展中必定会占据主导地位。另外, 洁净煤气化技术、天然气制合成气技术在合成氨装置大型化和低能耗两个方面取得了重大进展和突破, 也为天然气制合成氨、煤制合成氨的未来发展奠定了基础。

结语

技术引领进步, 合成氨技术作为大化工的成熟工艺, 经历了半个多世纪的发展与磨合, 已经形成了规模宏大、工艺成熟的化工工业。随着近年来在材料化学、设备控制等方面的新工艺、新技术, 合成氨技术也将朝着自动化、低耗能、清洁生产的方向发展。我们需要对合成氨技术进行不断探索, 研究更加高效节能的技术措施, 开发合成氨下游工艺链条, 增加经济效益新的增长点, 为传统合成氨工业注入新的生机与活力, 从而为合成氨技术在工业发展中奠定坚实的应用基础。

摘要：介绍我国合成氨技术现状, 对合成氨的发展趋势进行了探讨。

关键词：合成氨,技术,现状,发展趋势