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合成氨工藝技術的現狀及發展趨勢

發布時間:

2023-09-23 08:35

在供給側改革的基礎上,綜合實力和經濟實力都有了長足的進步,推動了我國化工產品的發展。當前,對化學制品的需求是市場經濟發展的必然要求。因此,在工業中發展合成氨生產技術顯得尤為重要。然而,目前我國合成氨生產過程中存在著許多問題,其中包括能耗問題。如何改進現代化的合成氨生產技術,一直是人們普遍關心的問題。在工業中,合成氨技術的進一步發展,要求進一步完善其技術指標,完善生產設備。我國合成氨的主要原材料來自原油,但由于我國原油資源日益枯竭,需要對上游的合成氨進行替代,以降低能耗,進而實現對社會生態的優化。

我國合成氨工藝技術的現狀

合成氨技術是 20 世紀初發展起來的,它最初是用來制造炸藥的,后來被用來制造戰爭,而現在,它的主要應用領域是濃縮和現代化的化學。我國的合成氨生產技術是在 20 世紀 30 年代發展起來的,現已躋身于世界上先進的合成氨生產技術行列。我國已掌握了大量的合成氨原料,如采用煤、天然氣、油田等多種原料,均能達到合成氨的目的。目前,國內的合成氨產量已基本滿足人民的生活需要,年生產能力約為4 500 萬 t,在世界范圍內具有很強的競爭力。國內的合成氨設備在國際上也是數一數二的,到現在為止,國內已經有 30 多個大型的合成氨廠,50 多個中型的,700 多個小型的。年產合成氨達 1 000 萬 t,中型合成氨廠年產 500 萬 t,小型合成氨廠年產 3 000 萬t。這些合成氨廠都是按照原料來劃分的,大型的合成氨廠以天然氣為原料,中等規模的則是以煤炭和焦炭為主,而在小型的設備中,則有 100 多臺尿素。

簡要概述合成氨的工藝流程

3.1 制作原料氣的過程分析     

在合成氨生產初期,必須先進行原料氣體的生產。整個過程,都是以煤炭和焦炭為原料,整個過程都是以物理的方式進行的。但是,在氣化生產過程中,存在著大量的氫、氮等雜質。另外,利用非催化部分氧化技術來生產原料氣體,也是一種新的研究思路。利用該工藝,可以在原料氣中高效地得到合成氨的原料。隨著科技進步,通常采用二次蒸餾技術從氣態氫氣中萃取合成氨。合成氨生產流程圖,如圖 1 所示。

3.2  進一步提純出原料氣的過程探究

首先,將純氫氣合成后,利用壓力機進行加壓,再利用適當的催化劑進行催化,最終得到合成氨。在采用壓力壓氣機時,按壓力大小將其劃分為高、中、低三種。高壓制取合成氨的效率更高,同時還可以對原料氣體中的氨水進行準確的脫除。中壓工藝雖然也能達到高壓制程的效果,但中壓制程是當前合成氨生產中應用最多的技術之一,它的穩定性和經濟性都很好。在合成氨生產過程中,低壓工藝具有操作簡便的優點。氨合成技術是合成氨生產過程中的關鍵環節。
3.3  合成氨技術工藝存在的問題分析

在合成氨生產的過程中,存在的主要問題是:國內沒有完善的合成氨生產體系;合成氨生產過程中,大量的資源被浪費,造成了能源短缺;合成氨生產工藝中,不能保證多種能源的供應;由于技術上的陳舊和傳統,限制了合成氨的產量。

加強對合成氨工藝技術的改造措施研究

4.1  提高和改善氨分離技術

目前的社會,有關氨的分離技術很少,大多采用水吸附和凝結分離的方法,結合氨的特性。用于分離氨的主要設備是氨分離機。采用該設備可以在一定程度上降低氨分離時的各種問題,降低能耗,降低各種資源的浪費。同時,本工藝還可以提高氨的純度,從而為工業生產提供了可靠的基礎。
4.2  對造氣工段技術的改造

在造氣站的技術改造中,必須采用各種高科技手段,以實現其改造效果。首先,采用液壓危機控制與監控技術,可以對高爐運行狀態和周邊作業環境進行實時監控,根據實際情況調整工藝參數,提高生產效率。其次,對廢熱回收技術進行了充分的利用,因為在生產氨氣時,產生了大量的廢熱,如果不加以利用,將會造成資源的浪費。所以,采用這種技術可以有效地提高資源的利用率。最后,采用全自動加焦機技術,可以大大縮短生產周期,達到最大限度地利用能量,降低各種能耗。同時,也可以確保生產的安全。另外,通過人爐蒸汽品質改善技術,可以達到優化人爐蒸汽的品質,保持爐溫最佳,提高合成氨的產量。
4.3  在廢水循環使用技術改造

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探究分析合成氨工藝的未來發展前景

根據以上分析,可以得出合成氨生產的基本原則,在未來幾年內不會有任何改變。今后合成氨生產技術的發展方向是:合理的生產結構,降低生產成本,提高經濟效益。
5.1  促進經濟規模的規劃

合成氨工藝因使用溫度高、壓力大,能耗大,在生產成本中所占比例較大。因此,在合成氨生產中,節能是一個必須予以重視的問題。此外,若繼續采用天然氣作為原料,生產成本將難以下降。選用煤系原料,能減少生產成本。若要使用煤系原料,則應對其進行改造,研制相應的研究儀器,以提高合成氨的產量,進而提高企業的經濟效益。
5.2  合理替換原材料產出架構

就生產條件而言,可以采用多聯產的方法,將合成氨生產過程中的相關流程進行合理整合,取代原來的生產結構。為了提高合成氨廠的效率,提升企業的核心競爭能力。此外,全球石油儲量不斷下降,為了解決原料短缺,需要尋找一種科學的原料。
5.3  大力發展節能環保型生產

根據我國目前的實際情況,應采取節約能源和環境保護的方針,這是今后合成氨發展的必然趨勢。在合成氨生產過程中,會出現多種不同的生產雜質。為了盡可能地減少副產品中的雜質,必須對整個合成氨生產過程進行監控和監控,從而達到節約能源、環境保護、無污染的目的。

5.4  合成氨技術工藝規模的改變

隨著合成氨技術的發展,我國的合成氨技術將會向大型、集成、自動化方向發展,從而達到節能、減排的目的,而目前國內以煤、油為原料的合成氨技術,其能耗水平還有待進一步提高。在我國現有的合成氨生產技術開發和開發中,人們關心的焦點是技術流程和合成氨裝置的優化。要實現合成氨生產技術的節能降耗,必須在技術、裝備等方面進行進一步的發展。
5.5  核心原料整改達到節能的效果

雖然國家在許多方面都在不斷的發展,但是能量的消耗卻是無法避免的,當我們的研究表明,石油的產量已經達到了一個非常低的程度,這就需要對合成氨的技術進行調整,比如從原材料變成汽油,再從天然氣變成燃料,再從燃料變成煤炭,通過對原料的調整,可以有效的降低生產成本,增加合成氨技術的市場競爭力。

5.6  減少加工過程中的副產物排放達到減排的效果

隨著國家的發展和進步,各種技術的發展都必須遵循節能減排的方針,而降低排放也是合成氨技術發展的關鍵。為了降低合成氨生產技術在生產中產生的無用廢料等,實現最終減排目標,必須在今后的發展進程中不斷提升合成氨工藝技術的自我凈化能力。
5.7  提升合成氨的裝置性能和工藝技術

要想讓一種技術更上一層樓,達到更好的效果,就必須要不斷的改進合成氨的技術,這就要求技術人員必須要不斷的提高自己的技術水平,降低自己的操作失誤造成的損失。其次,要定期檢查合成氨生產過程設備,以降低因機械失效而帶來的經濟損失。同時,要改善合成氨設備的性能,必須對其進行改進,而當前我國正處在科學技術高速發展的時代,各種行業都采用了先進的技術,因此,合成氨技術也應當加大對其技術的利用。

結語

合成氨技術是一種特殊的技術,在我們的工作、生活中都是不可或缺的,我們的合成氨技術雖然在國際上已經很成熟了,產量也在國際上是數一數二的,但要滿足國內的農業和化工的要求,還是要繼續發展下去,特別是在全球能源還很缺乏的情況下,必須要做到最大限度的符合節能減排的理念。通過技術進步、設備優化、技術水平的提高,提高企業整體技術水平,促進合成氨生產技術水平的提高。

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