摘要：近些年我国化工行业发展迅速，其中煤化工合成氨领域也取得了很大的进步，现如今合成氨被广泛应用在多个行业当中，需求量持续不断增加，有效推动合成工艺的不断完善和优化。相比较而言，煤化工合成氨工艺技术的优化和发展很好地保证了氨的纯度，而且还可以在一定程度上降低生产成本。煤炭资源不可再生，因此不断优化氨合成工艺，提高节能效果以尽可能减少对煤能源的消耗显得尤为重要，我国目前深化能源改革倡导低碳节能环保理念和可持续发展战略，在国家空前重视环保和节能的时代背景下，煤化工合成氨过程的环保性和节能性成为关注热点和技术难点。鉴于此，本文首先对合成氨生产特征进行了简要分析，然后详细论述了煤化工合成氨生产工艺和节能改造措施。 关键词：煤化工；合成氨；工艺分析；节能改造格兰杰检验
中图分类号：TQ113 文献标识码：A
1合成氨生产特征
1.1系统性和连续性
煤化工合成氨生产过程中，首先需要对原材料进行一系列处理，然后进入煤气化工序、脱硫工序和净化工序，并在合成系统高温高压催化作用下合成氨，系统合成反应后剩余的原料气送入循环系统进行再次回收利用，反复不断地连续重复上述工艺流程实现合成氨生产目标。生产过程中，某个生产工序出现问题将会引发一连串的连锁反应，降低合成氨生产效率和生产质量，造成资源的严重浪费，由此可见，合成氨生产工艺具有较强的连续性和系统性，只有保证这一前提，才能有效的实现节能降耗目标。
1.2复杂性和规范性
浙江省人民政府合成氨生产工艺相对复杂，整个生产过程会涉及较多工序，而且对生产原材料质量也要求比较高。工作人员应该充分结合生产需求和特征，严格管控原材料的温度、压强、数量和催化剂。比如，在制备氢氮混合气的时候，主要是以天然气、煤和水蒸气等能源为主，如果制备工艺不够完善就会造成能源的严重浪费，所以我们应该不断优化生产工艺，尽量将合成氨生产能耗控制在60%以内，而且实践证明这一目标完全可以实现，其也是合成氨企业可持续战略发展目标实现的一项关键性内容。
2煤化工合成氨工艺流程分析
煤化工合成氨生产工艺流程主要包括原料气的制取、净化、氨的合成与分离五个步骤，任何一个环节出现故障都会对其他几个生产环节带来不可估量的影响，严重影响合成氨生产效率和质量，以下是笔者结合多年工作经验对我国煤化工合成氨生产工艺流程的总结。
2.1原料气的制取
在合成氨生产过程中，第一步就是要对原料气进行制取，我国目前常用的原料是烟煤、无烟煤，制取方式有固定床间歇式煤气化、水煤浆煤气化、航天炉煤粉气化等，主要是通过氧气、蒸汽和其他相关催化剂对煤进行高温加热处理，进而气化分解成以一氧化碳、氢气为主，含有甲烷、硫化氢、氧气、氮气、粉尘等物质。
2.2原料气净化
合成氨原料气需要对气化制取的粗煤气中含有的二氧化碳、一氧化碳、氧气、硫化物等进行去除，进而提高原料气的纯度，这就需要严格按照工艺要求和技术规范对原料气进行净化处理。净化工序主要就是脱硫和脱碳的实施过程。 气化制备的原料气中硫化物主要为硫化氢，约占总硫含量的90%以上，其次为有机硫，约占5~10%，而有机硫中主要为硫氧化
碳和二硫化碳。脱硫工序主要是对各种硫化物质进行去除，硫化物本身具有一定的毒性，而且容易造成设备管道腐蚀和合成系统催化剂中毒，做好脱硫处理工作既可以附产高纯度硫磺，还可以延长催化剂的使用寿命保证合成氨质量，同时还可以节约生产成本，促进煤化工绿发展。我国目前存在的工业脱硫方式方法多种多样，当前较为常用的是低温甲醇洗新工艺和物理化学吸收法传统工艺两种。脱硫和脱碳相比较而言，一氧化碳的去除过程较为困难，为了更好地去除一氧化碳通常情况下先对其进行转化处理，将其转化成更加容易去除的氢气和二氧化碳，这样氢气还可以作为氨合成的原料，其实这一过程也是是制备合成氨原料的一种延续。粗原料气当中的一氧化碳转变成氢气、二氧化碳等气体之后，气体含量占比最多二氧化碳不但是合成氨催化剂的毒物，同时也是制造尿素和碳酸氢铵等产品的重要原料。因此在二氧化碳转化过程中，一定要综合考虑二氧化碳的回收和除去工艺，脱除二氧化碳的常用方法为溶液吸收法。
2.3原料气精炼
煤化工合成氨原料气在经过一氧化碳转化和二氧化碳去除处理之后，并不是百分之百的纯净，其中仍然存在少许的二氧化碳、一氧化碳、水和氧气等多种杂质，想要更好地避免这
些气体对合成催化剂造成不良影响，在将原料气送去实施合成之前还要进行一定的精炼，我国目前较为常见的精炼方法主要包括甲烷化法、铜氨液吸收法以及深冷液氮洗涤法三种。
2.4氨的合成
合成阶段是合成氨生产过程中最为关键的一个环节，合成之前的原料气制取、净化以及精炼操作都是为了合成这一环节提供纯度更高的氨。在具体合成过程中，一般情况下都需要保证一定的高压和高温合成环境，同时还要有相关催化剂的辅助作用，在保证外界合成条件之下，气体当中氨的含量也只是在10%到20%之间，在此情况下想要不断提高氨的含量，就应该对氮气和氢气循环系统进行不断优化和完善处理，只有不停地循环才能将氨气快速提取出来并和氢气进行作用，最终完成氨的成功合成。
长春李大夫2.5氨的分离
根据以往经验总结，氨在合成塔当中进行反应，由于受反应平衡的限制，只有其中的一部分氮气和氢气完成了氨的合成，仍然还存在大部分氮气和氢气都没有进行反应。为了提高
合成塔出口混合气体当中氮气和氢气的利用率，同时也为了更好地保证合成氨的纯净度，应该将混合气当中的合成氨分离出来。我国目前分离氨的方法主要包括吸收法和冷凝分离法两种，我国大多数氨厂都更加倾向于选择冷凝分离法来对混合气当中的氨进行分离，这种分离法的原理其实很简单，即将混合气当中的气态氨转换成液态氨，然后将气体和液态氨利用分离器进行彻底分离。
3合成氨节能降耗改造措施
近些年我国很多行业都广泛应用合成氨，这在很大程度上促进合成氨生产工艺的不断提升，与此同时也造成了能源的严重消耗，而且合成氨的生产过程离不开煤和天然气等一些不可再生资源，所以想要实现合成氨行业的可持续发展就必须要站在节能降耗角度不断优化生产工艺，提高对能源的利用率。
3.1氨合成塔的改造
在合成氨生产过程中，合成塔是煤合成氨方式中最为核心的一个装置，因为其在具体应用过程中要求气体在催化剂床层一定要均匀分布，而且对催化剂的质量也有着非常严格的要
求，所以我们在氨合成塔改造的时候应该尽可能简化煤化工合成氨装置的操作步骤，并不断提高精细化、规范化控制的可操作性和其实际运行效率，在保证合成氨质量和生产过程安全稳定性基础之上，将能源消耗控制在一个合理的范围之内。就我国目前情况来看，在氨合成塔改造过程中应用最为广泛的就是S-200型氨合成塔和S-100型氨合成塔，这两种氨合成塔在实际运行过程中都是运用了托普索工艺，可以说是应用托普索工艺的最好典范。
3.2改进废水循环利用技术
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在氨合成过程中，部分生产负责人一味注重生产成本的不断降低，在合成过程中总是采用一些碎煤块，这些碎煤在生产过程中，由于煤气水当中含有一定量的粉尘和焦油，如果没有彻底分离就会很容易导致合成氨管道发生堵塞现象，这就大大增加了合成氨生产过程的热损失，有悖节能降耗理念。这就需要我们对废水进行再次回收利用，在保证合成氨生产质量前提之下，将煤能源的消耗降至最低，在废水循环利用技术改造的时候，我们应该重点关注煤粉和焦油的降解处理，需要进行二次或者是多次降解，乃至还需要增加气浮装置，一定要保证煤气水当中悬浮物和油的质量浓度，尽可能减少煤制合成氨装置堵塞概率的发生，有效提高装置的运行效率。
总而言之，煤化工合成氨生产过程中存在巨大的能源消耗问题，在保证合成氨质量基础之上，为了更好地实现节能降耗目标，就需要我们对煤化工合成氨工艺流程进行详细分析，并根据实际情况进行节能改造处理，这也可以说是对我国低碳环保和可持续发展战略政策的一种支持。近些年我国各种能源价格持续不断上涨，在此情况下合成氨生产工艺的不断优化和节能改造就显得尤为必要，这样可以将能耗降至最低，同时还可以在保证生产效率和生产质量前提之下，降低生产成本，为企业创造更大的经济收益。
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