合成氨工業(yè)節(jié)能減排研究
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摘要:隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的合成氨工業(yè)的產(chǎn)能和技術(shù)已發(fā)展到世界先進(jìn)水平。但隨著合成氨工業(yè)的發(fā)展，節(jié)能減排問(wèn)題也日益突出。本文通過(guò)對(duì)合成氨工業(yè)的特點(diǎn)的分析，提出了有關(guān)于節(jié)能減排的幾點(diǎn)建議，給相關(guān)部門(mén)提供參考。
關(guān)鍵詞:合成氨；節(jié)能減排；
1我國(guó)合成氨工業(yè)的基本情況
我國(guó)的合成氨工業(yè)目前處于世界領(lǐng)先的水平，主要以煤為原料經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。因其具有成本低，應(yīng)用方便的特點(diǎn)，今后的仍然會(huì)是我國(guó)合成氨工業(yè)的主要原料。
2合成氨工業(yè)節(jié)能減排的探究
2.1分析節(jié)約能源的潛能
氨的熱值大約是22.4GJ/t；合成氨的過(guò)程是一個(gè)消耗大量能量的過(guò)程，這也使合成氨工業(yè)成為高耗能產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)現(xiàn)在的局面可以看出，國(guó)外先進(jìn)的合成氨工業(yè)和中國(guó)大型合成氨工業(yè)相比，我國(guó)合成氨工業(yè)耗40-60GJ能量才能夠生產(chǎn)一噸產(chǎn)品氨，國(guó)外的能源消耗要比中國(guó)減少一半，因此我國(guó)合成氨工業(yè)的節(jié)能減排改造迫在眉睫。
2.2分析降耗工段
原料轉(zhuǎn)化過(guò)程能耗最多的一個(gè)工段之一，在整個(gè)過(guò)程中直接影響合成氨綜合能耗。另整個(gè)過(guò)程中熱能的利用、換熱、冷卻過(guò)程的熱量消耗也較大，70%以上的熱能損耗都在這一環(huán)節(jié)。
2.3分析動(dòng)力的耗能
全裝置耗能和付出初級(jí)能源代價(jià)耗能在總能耗約占據(jù)37.68%，它們的消耗數(shù)量分別為3.21GJ/t和11.48GJ/t，其中合成氣壓縮機(jī)消耗能量超過(guò)50%。制造30%的動(dòng)力能源就需要消耗一份初級(jí)能源，所以對(duì)這方面節(jié)能是非常有必要的。動(dòng)力能源的目的是為了克服裝置阻力進(jìn)行工藝氣輸送和提供氨合成工序氨合成反應(yīng)所需的高壓。從表面看，原料轉(zhuǎn)化過(guò)程大部分能源消耗發(fā)生的階段，但是氨合成工序?qū)嶋H上成為合成氨工業(yè)中動(dòng)能消耗量最大的一個(gè)階段。
3合成氨的節(jié)能措施
3.1改良流體輸送設(shè)備
3.1.1采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)提供合成氨動(dòng)力源
我國(guó)電力大部分以煤為原料制蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，汽—電轉(zhuǎn)化與電力輸送、電—?jiǎng)恿D(zhuǎn)化是能源消耗高的主要因素之一，其轉(zhuǎn)化效率不足70%，而汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)離心透平壓縮機(jī)、合成循環(huán)機(jī)及大型泵類(lèi)提供動(dòng)力源省去這一能耗過(guò)程，轉(zhuǎn)化效率高達(dá)90%以上，是節(jié)能減排最有效的措施之一。
3.1.2運(yùn)用變頻器節(jié)能
為了達(dá)到電機(jī)的調(diào)速而采用改變電機(jī)定子供電頻率的辦法，以這為主要原理的調(diào)速方法叫變頻調(diào)速，它主要作用是增加和減少動(dòng)平滑輪的速度，采用的方法是改變電機(jī)負(fù)載。異步電動(dòng)機(jī)原有的特性變頻調(diào)速差不多相同，轉(zhuǎn)差率小是這兩種調(diào)速的主要特點(diǎn)，因而保持特別高的工作效率，同時(shí)調(diào)整范圍寬、精度高、無(wú)極調(diào)速都屬于它的優(yōu)勢(shì)，節(jié)點(diǎn)效率也很出色，一般范圍都可以保持在20%-30%之間。
3.1.3內(nèi)饋斬波調(diào)速
內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)和斬波控制裝置共同的裝置，這種裝置能夠進(jìn)行內(nèi)饋斬波調(diào)速。高效節(jié)能是它的主要優(yōu)點(diǎn)，高壓大、中容量交流電機(jī)的調(diào)速等調(diào)速幾乎都會(huì)使用這種調(diào)速方法，這也使最新型的一種交流調(diào)速技術(shù)。
3.2設(shè)備與技術(shù)的節(jié)能
3.2.1改良設(shè)備
將換熱器與反應(yīng)器結(jié)合，利用等溫反應(yīng)技術(shù)提高熱能利用，如天然氣換熱式轉(zhuǎn)化、等溫CO變換等，另通過(guò)利用新型換熱器的類(lèi)別如板式換熱器等，提高換熱的效率是節(jié)能方法之一。采用徑向反應(yīng)器降低阻力減少動(dòng)力消耗也是節(jié)能的有效方法。
3.2.2改造節(jié)能技術(shù)
合成氨工業(yè)是一個(gè)工序十分復(fù)雜的行業(yè)，進(jìn)行全程性、綜合治理的節(jié)能降耗是這個(gè)行業(yè)所必須注重的，選取合適的節(jié)能器械的設(shè)備和應(yīng)用和推廣節(jié)能技術(shù)必須是同時(shí)存在的。就目前來(lái)看，特別多的節(jié)能方法和先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)得到運(yùn)用。將余熱的充分的利用是控制合成氨工業(yè)節(jié)能的重要環(huán)節(jié)，廢氣廢水的余熱利用制冷、冷卻介質(zhì)的余熱利用與空冷降溫、高溫?zé)煔獾臒峁苡酂峄厥?、化學(xué)反應(yīng)余熱利用等溫技術(shù)直接產(chǎn)生蒸汽、都屬于可以再利用的余熱項(xiàng)目。另在氣體凈化方面采用低溫甲醇洗、液氮洗技術(shù)降低合成氣中惰性氣（CH4+Ar）含量，使氨合成工序在低壓下（12.0-14.0MPa）操作減少動(dòng)力消耗、氨合成工序自產(chǎn)過(guò)熱中壓蒸汽提高熱能利用率成為現(xiàn)實(shí)。
3.2.3原料節(jié)能由于我國(guó)能源物質(zhì)貯量煤多油氣少，合成氨原料線路的改變對(duì)于合成氨工業(yè)很重要，運(yùn)用“油改氣”、“油改煤”、“氣改煤”技術(shù)改變?cè)暇€路是節(jié)能控制有效方法。煤資源在我國(guó)不缺少而且供給充足，新型煤氣化技術(shù)如加壓水煤漿氣化技術(shù)、加壓粉煤氣化技術(shù)的應(yīng)用，可以有效的改變?cè)暇€路，改變能源格局的利用是節(jié)能措施之一。
4合理規(guī)劃產(chǎn)業(yè)布局
宏觀調(diào)控資源分布和產(chǎn)業(yè)分布非常重要，根據(jù)我國(guó)能源分布可以了解到，低能源被高能源所牽制的現(xiàn)像將會(huì)是很常見(jiàn)的，我們?yōu)榱朔乐购畏N情況發(fā)生而作準(zhǔn)備。首先，將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)是政府必須做到的目標(biāo)。進(jìn)行科學(xué)的開(kāi)發(fā)新能源包括考察各個(gè)地方的情況。最后是以生態(tài)環(huán)境的保護(hù)為第一位，在生態(tài)環(huán)境不受破壞的情況下進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)，研究完項(xiàng)目對(duì)周邊環(huán)境的影響，然后才能夠進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)，哪怕是重大項(xiàng)目建設(shè)，如果對(duì)周邊環(huán)境影響過(guò)大，則不予審批，全面鼓勵(lì)和支持改善惡劣環(huán)境的建設(shè)。
5結(jié)語(yǔ)
合成氨工業(yè)既是我國(guó)工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)，又是關(guān)系到民生的工業(yè)，在我國(guó)工業(yè)技術(shù)發(fā)展中意義非凡。我們?cè)诎l(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)的過(guò)程中，一定要認(rèn)真貫徹落實(shí)節(jié)能聯(lián)減排的思想，具體的實(shí)施要從原料的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備選型和管理等幾個(gè)方面共同深化，逐漸實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
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[3]劉化章.合成氨工業(yè)節(jié)能減排的分析[J]化工進(jìn)展，2011，30（6）：1147-1157
作者：卞春濤 單位：南京國(guó)昌化工工程設(shè)計(jì)有限公司