合成氨工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)研究

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摘要：本文從我國合成氨工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀入手，簡單闡述了合成氨工業(yè)的節(jié)能減排技術(shù)要點。

關(guān)鍵詞：合成氨；化工生產(chǎn)；氮；節(jié)能減排

合成氨是化學(xué)工業(yè)得以發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著舉足輕重的作用。自建國至今的半個世紀(jì)里，我國合成氨技術(shù)一直保持著高速、穩(wěn)定發(fā)展的趨勢，直到今日我國合成氨產(chǎn)量居于世界首位，但也引發(fā)重大的環(huán)境問題。目前，我國化工生產(chǎn)能耗問題占據(jù)全國能耗總量的十分之一以上，其中合成氨工業(yè)又是占整體化功耗能的主體地位，占據(jù)整個化功耗能的25%以上，由此可見做好合成氨工業(yè)節(jié)能減排工作的作用，做好這項工作可謂是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵。

1我國合成氨工業(yè)的作用

肥料是保證國家糧食安全的關(guān)鍵，它對整個糧食產(chǎn)量的提升有著積極作用。根據(jù)有關(guān)實踐結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，肥料對糧食生產(chǎn)的貢獻(xiàn)率占據(jù)50%以上，而且在人體內(nèi)部的氮含量的一半是來自合成氨產(chǎn)品。我國作為世界農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開合成氨工業(yè)，由此也可說我國是世界上合成氨生產(chǎn)大國，也是消費(fèi)大國。

1.1合成氨在國家糧食安全中的作用

糧食是國家最為關(guān)鍵的戰(zhàn)備物資，也是社會繁榮、穩(wěn)定的基礎(chǔ)。近幾年來，隨著城市人口數(shù)量的不斷增多和進(jìn)城務(wù)工農(nóng)民人數(shù)的增加，農(nóng)村土地限制情況越來越嚴(yán)重，給我國農(nóng)業(yè)發(fā)展造成很大的威脅，這也給農(nóng)業(yè)產(chǎn)量提出了新的要求。有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國至2020年的糧食產(chǎn)量預(yù)計要達(dá)到6億噸，每年都必須要要求糧食產(chǎn)量增值500萬噸以上，如何才能更好的保證這一問題已成為業(yè)界研究重點，經(jīng)分析要想達(dá)到這一要求，做好合成氨工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不容忽視。究其原因是因為合成氨是我國化肥的主要來源，而化肥又是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量的關(guān)鍵，所以滿足糧食剛性需求還是有賴于化肥生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化，也就是合成氨工業(yè)的發(fā)展。

1.2合成氨工業(yè)在國家能源安全中的作用

化工生產(chǎn)能耗是我國能耗問題較大產(chǎn)業(yè)之一，合成氨作為我國化工能耗大戶，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出，社會總能耗中其中有3%以上用于合成氨工業(yè)生產(chǎn)。由此可見合成氨能耗之大，同時由于合成氨生產(chǎn)技術(shù)在糧食生產(chǎn)中的積極作用，我們可以預(yù)計合成氨工業(yè)在未來發(fā)展中不管規(guī)模、還是企業(yè)數(shù)量都會增加，這必然會給能源安全造成新的威脅。基于合成氨氮肥工業(yè)是世界最大的化學(xué)工業(yè)，它也有著巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益與政治意義，因此本身具有著巨大的節(jié)能潛力，這就給我們未來工作中能源安全的研究提出新要求，需要我們從合成氨工業(yè)特征同社會實踐綜合考慮，從根本上解決合成氨環(huán)境污染問題與能源浪費(fèi)現(xiàn)狀。

2我國合成氨工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升，我國合成氨工業(yè)也得到長足的進(jìn)步，合成氨的產(chǎn)量與技術(shù)均達(dá)到世界領(lǐng)先水平，隨著節(jié)能觀念的不斷深入和人們環(huán)境保護(hù)認(rèn)識的提升，做好節(jié)能減排已成為我國合成氨工業(yè)未來發(fā)展的重大研究課題。但就合成氨工業(yè)現(xiàn)狀而言，其發(fā)展問題顯著，各種能耗問題十分嚴(yán)峻。

2.1合成氨工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

合成氨工業(yè)是在上個世紀(jì)初期產(chǎn)生的一種化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)，它是整個化學(xué)工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是我國化學(xué)工業(yè)發(fā)展的先驅(qū)產(chǎn)業(yè)。這一工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)自誕生至今的近百年時間里發(fā)展非常迅速，以成為當(dāng)今化工生產(chǎn)的支柱，更是人類征服自然的里程碑。我國合成氨工業(yè)的研發(fā)僅有短短的五十多年時間，但就這五十年的研發(fā)中，合成氨技術(shù)已經(jīng)居于世界前列，無論是生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備還是產(chǎn)量，都達(dá)到世界先進(jìn)高度。

2.2合成氨工業(yè)生產(chǎn)問題

目前，我國能源供需問題十分嚴(yán)峻，涉及每一個社會生產(chǎn)行業(yè)，合成氨工業(yè)當(dāng)然也不例外，這一產(chǎn)業(yè)的問題主要包含了：首先，在生產(chǎn)中材料的利用不合理。天然氣作為目前最常見、成本最低的合成氨原料，但時至今日仍然在我國沒有被廣泛的應(yīng)用，國外大多國家都已經(jīng)使用了這種原材料，而我國仍然是以煤氣作為合成氨的主要原材料，這種比例占據(jù)總數(shù)的七成以上。其次，由于我國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的落后，使得我國合成氨工業(yè)能耗在社會總能耗上占有重大比例，比國外同類型企業(yè)高出50%以上。再次，由于我國合成氨生產(chǎn)企業(yè)大多都是以中小企業(yè)為主的，這些企業(yè)本身存在生產(chǎn)規(guī)模小、效率低且生產(chǎn)能力地下的特征，這不僅造成我國合成氨生產(chǎn)量較低，而且生產(chǎn)耗能嚴(yán)重，能源利用效率低的現(xiàn)象。最后，生產(chǎn)技術(shù)相當(dāng)落后，這也是阻礙我國合成氨工業(yè)發(fā)展的主要原因，更是影響合成氨能耗的關(guān)鍵，同時受到我國能源緊缺問題的限制，給這種本身十分復(fù)雜的生產(chǎn)問題更是雪上加霜，使得整個生產(chǎn)問題變得更加復(fù)雜和嚴(yán)重。

3合成氨節(jié)能減排技術(shù)要點

目前，我國正面臨嚴(yán)峻的節(jié)能減排形勢，環(huán)境污染、生態(tài)失衡、能源工序緊缺等現(xiàn)象嚴(yán)重制約著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也給我國節(jié)能減排工作的開展提出了新要求。而合成氨作為我國能耗大戶，它在新時期的節(jié)能工作中備受人們關(guān)注。具體來說，做好合成氨節(jié)能減排技術(shù)需要從下面幾方面入手研究。

3.1造氣系統(tǒng)的節(jié)能減排技術(shù)

3.1.1煤氣化技術(shù)

煤氣化是我國合成氨化工生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是造成能耗的主要原因之一，這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的能耗問題占據(jù)合成氨工業(yè)生產(chǎn)總能耗的一半以上。而目前我國合成氨工業(yè)生產(chǎn)中，常用的造氣材料又是以煤炭為主的，以煤炭為原料造氣在我國整體合成氨生產(chǎn)中占有重要份額，占據(jù)生產(chǎn)總數(shù)的80以上。

3.1.2粉煤成型技術(shù)

隨著煤炭資源大型開采技術(shù)的不斷完善，各種大型煤礦開采設(shè)備不斷涌現(xiàn)，這種設(shè)備在煤炭資源裝卸中必然會產(chǎn)生一定的碎屑，在過去的煤炭生產(chǎn)中這些碎屑的回收利用率很低，一方面是因為這些煤屑本身燃燒率較低且污染問題嚴(yán)重，另外這些煤屑與原煤價格相差無幾，這就給一些企業(yè)在煤炭選擇中不加以重視這些煤屑資源，造成煤炭資源的大量浪費(fèi)。在這種情況下采用粉煤成型技術(shù)就顯得十分必要，它能有效的將這些煤炭資源加以利用，提高煤炭生產(chǎn)效率。

3.1.3各種新設(shè)備的選擇

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，各種先進(jìn)的生產(chǎn)機(jī)械不斷涌現(xiàn)，作為化工生產(chǎn)大戶的合成氨化工生產(chǎn)行業(yè)當(dāng)然也不例外，在近幾年的生產(chǎn)當(dāng)中產(chǎn)生了許多的新設(shè)備、新技術(shù)，其中以造氣爐機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)象最為突出，這種設(shè)備的應(yīng)用讓造氣爐在不停爐的條件下能夠自動加煤、排除煤渣，這也是當(dāng)今合成氨工業(yè)生產(chǎn)中的一大優(yōu)點所在。

3.2合成氨污水節(jié)能減排治理技術(shù)

3.2.1造氣污水微渦流處理技術(shù)

該技術(shù)提出了對造氣循環(huán)水采取、深度凈化，強(qiáng)化冷卻，水質(zhì)調(diào)整、三項處理原則，應(yīng)用水量不漲水技術(shù)，以較少投資及處理費(fèi)用實現(xiàn)污染最嚴(yán)重的造氣冷卻水系統(tǒng)達(dá)到零排放。如浙江巨大集團(tuán)采用該技術(shù)，造氣冷卻水系統(tǒng)已經(jīng)4年未排污水，真實實現(xiàn)了零排放。

3.2.2循環(huán)冷卻水提濃減排技術(shù)

循環(huán)冷卻水是化肥企業(yè)主要用水環(huán)節(jié)，其用水量占全廠近70%，如何降低這個環(huán)節(jié)的排污水量事關(guān)重大。循環(huán)冷卻水提濃減排技術(shù)可使?jié)饪s倍數(shù)由目前2倍提升至4～6倍，排污水量可減少70%～80%。該技術(shù)的關(guān)鍵點是選用優(yōu)良藥劑及工藝，及具有高截污力的新型稀土濾料過濾器。提濃后，不但節(jié)省用水，且水質(zhì)清潔，加藥處理費(fèi)用不升反降30%。

3.2.3合成系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)

該技術(shù)采用低溫精餾工藝，先將合成尾氣冷卻到一定溫度，然后利用尾氣中不同組分沸點上的差異進(jìn)行精餾，得到甲烷、氧氣、氫氣、氮氣等各種氣體或液體產(chǎn)品。這種技術(shù)改變了以往尾氣作燃料僅回收熱量的做法，是合成尾氣回收向深度利用發(fā)展的一項有效途徑。

4結(jié)束語

總而言之，合成氨工業(yè)在國民糧食產(chǎn)業(yè)中至關(guān)重要，它的發(fā)展不僅關(guān)系到整個國家的糧食供應(yīng)，也影響了國家的能源安全，因此要高度重視合成氨工業(yè)的節(jié)能減排。合成氨工業(yè)的節(jié)能減排主要從原料的結(jié)構(gòu)$生產(chǎn)技術(shù)$設(shè)備采用和管理等方面綜合提高。

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作者：韓冰 單位：吉林省石油化工設(shè)計研究院