传统合成氨工业转型升级的几点思考研究

传统合成氨工业转型升级的几点思考研究

李健

华阳集团（山西）碳基合成新材料有限责任公司 030000

摘要：本文对传统的合成氨工业进行了简单分析，此类产业在进行转型升级时需要从原料选择、企业重组、地址迁徙、规模升级、装备技术以及工艺技术六大方面着重考虑，只有从多方面进行保障才能够使传统的合成氨工业在当前时代下获得更好的发展，实现产业的转型与升级。

关键词：氨工业；转型升级；企业转型

引言：在工业领域，合成氨工业较为特殊。究其原因，主要是能源在合成氨的过程中具有重要地位，无论是原料，还是燃料，都属于能源，将其看作是能源转化装置并无问题。相较于其他化学反应，合成氨反应属于绿色反应，不仅没有副作用，对原子利用率也十分充分，故在评价阶段，不能将其质量和数量作为评价依据，而是将吨氨综合能耗指标作为依据，在查阅资料后发现，生产能耗占比较大，尚存在节能空间。因此，对此项课题进行研究，具有十分重要的意义。

1原料选择

结合上文可知，能源对合成氨生产而言至关重要，国外所使用的原料主要以天然气为主，其占比超过了85%。但在我国，合成氨的主要原料为煤炭，占比为77%，究其原因，主要是在我国能源体系中，煤炭储量较多，而天然气和石油的储量较少。但站在能源利用角度上看，这种选择并不具备合理性。因为，在石油、天然气和煤炭这三种资源中，煤炭的原子比最低，仅为0.31，而天然气的原子比高达4，将含碳资源合理利用的氢/碳比相近原则作为依据可知，将天然气作为原料合成氨，最具性价比。但在应用天然气合成氨时，应遵循以下要点：第一，保证天然气用量与氨生产需求相符，其原因在于燃料对于合成氨厂而言至关重要，是技术运行的前提保障，属于重大决策。不仅要求合成氨厂具有战略性眼光，在考虑国内能源结构的基础上，还要注重经济和社会效益。第二，站在国家整体利益的角度上看，应该遵循科学发展观的要求，合理利用含碳能源，需要在合成氨中大量应用天然气。第三，大力建设原煤产地坑口电站，向人口集中的城市输送电力能源^[1]。

2企业重组

在我国能源工业领域，合成氨的重要性毋庸置疑，作为能源转化装置，其具备非常高的能效，且生产设备属于工业领域的基础设备之一，而现有设备的生产技术较为全面。国家石化产业调整规划强调化肥企业进行兼并重组，鼓励大型企业组成联盟，通过这种方式，实现优势互补的目的。合成氨、煤化工及其他能源装置需要加强合作，共同组成企业集团，并将大型合成氨装置作为重点，利用现有设施，节省合成氨的投资，并在此基础上，打造联合生产线，比如：氨联油、醇联烯等，在此类生产线打造后，仅需增加F-T合成反应器的投资即可，有利于在最大限度上控制投资成本。这是以煤炭为基础的产业未来发展的重要方向，同时也是化工企业联合发展的有益探索，有助于推动合成氨工业转型升级，能够为化工产业转型升级，淘汰落后产能创造有利的条件。

3地址迁徙

合成氨产业转型升级时需要考虑地址的迁徙，对合成氨所需的生产成本进行基础控制。当前环境之下，合成氨的工厂大多倾向于迁徙至原料价格偏低的地区，同时其需要考虑商业中心城市在环境方面的问题。尤其对于我国而言，我国的合成氨原料大多以煤为主，而其合成过程中产生并排放的对环境造成污染的气体较多，基于此类原因，对于将煤作为合成氨原料的工业而言，其在进行产业转型升级时需要选择和中心城市相距较远的地方。建议选择离水源较远的地区作为生产地点，避免合成氨生产过程中排放的污染影响周边环境和水源，从而保证居民的安全。

4规模升级

合成氨企业获得的经济效益与其装置的规模具有一定关联，经济效益的产生最关键的因素在于生产成本，不仅包括企业的固定成本，还需要考虑其可变成本，其中原料成本、工艺的选择、产业能耗等因素都是可变成本的一部分。当前我国拥有大概四百多套合成氨装置，其中两百多套属于中小型生产企业，仅有33套规模较大的引进装置和将近百套国内自主研发的大型装置。按照相关行业规划要求，化肥行业需要将落后的产能淘汰，进行产能的置换，在此背景之下，我国将逐步淘汰或兼并规模较小（小于20万吨/年）的装置，将其扩建为20万吨/年以上规模的装置，同时实现成套装置的本地化，以此规模为主要转型升级方向。

5装备技术

合成氨产业之中原料消耗对其生产成本起着决定性作用，其生产成本之中工艺装置运行所需成本又与能量转化密切相关。合成氨的产业之中消耗原料、燃料最多的设备为三大炉，即煤气发生炉、锅炉以及蒸汽转化炉，通常来说，其消耗的能源在总能耗中占据60％以上。因此合成氨产业想要获得节能效果，实现产业升级，需要对此类设备的能耗进行重点关注。在合成氨的运作过程中，对原料方面的能量利用已经没有过多潜力可供挖掘，在燃料方面则存在一定发展空间，燃料中的1/3左右占比用于提供反应热，2/3左右占比需要用于生产高压蒸汽来为动力驱动压缩机供能。在此情况之下，需要从动力燃料消耗方向探究节能发展。所需动力最大且消耗量最多的设备为三大压缩机，其主要用于原料气、合成气以及制冷运作，其中，相较于原料气压缩机，另外两种压缩机消耗的能量更大。当前能够将能耗显著降低的方式为整合工艺或改进催化剂，当我国在合成气工艺方面将中小型企业的合成压力从30MPa降低为15MPa，将有可能实现汽动压缩机，使其热效率获得进一步提高，进而实现更好的节能效果

^[2]。

6工艺技术

站在企业优化升级和节能减排的角度上看，工艺技术进步极为关键，其贡献率十分之高，在节能减排总量中，可以发挥重要的作用。实践结果表明，技术的发展所带来的回报非常之大，但站在另一个角度上看，新工艺相较于成熟工艺存在一定的不确定性，这种特点会导致工艺技术进步所带来的工艺优势被弱化。在工艺流程中，任何一个技术步骤的改进，均会导致操作条件和性能产生相应的改变，装置整体性能，会被装置集成程度所影响。相关研究结果表明，催化剂的使用和工艺过程创新，是控制化工产品能耗的主要方式。经过100余年的发展，其生产工艺已经十分成熟，而催化剂的使用及其相关工艺改进，有利于进一步降低合成氨能耗。此类技术的改进和优化，为合成氨工业跳出高压工业范围创造了有利的条件，所产生的节能效果也极为显著。由此可见，针对工艺技术的发展，其一定要包括新型催化剂及以新型催化剂为基础的工艺改进。

结论：总而言之，传统的合成氨产业在社会发展中不可替代，其需要通过产业的转型升级为其带来更大的产业效能，产业转型升级的过程中应当注意原料选择、企业重组、地址迁徙、规模升级、装备技术以及工艺技术六大方面，只有实现了产业的转型升级，对其进行适当的结构调整，才能够实现效能的提高，达到节能减排的效果。

参考文献：

[1]崔俊辉.合成氨生产工艺及KBR合成氨工艺研究[J].化工设计通讯,2021,47(04):5-6.

[2]梁木荣.凯洛格与布朗合成氨工艺的技术特点及其节能降耗技术[J].化工设计通讯,2020,46(08):104+117.