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摘要：氨作为尿素合成中的主要原料，因与国民生产生活息息相关而受到关注与重视。因此，大力提升氨合成工艺技术的发展，提高生产效率，是现阶段我国工业文明进步的重要举措之一。所以，本文主要对合成氨工艺的主要工序进行介绍，对节能降耗的关键点进行简要分析。以期为相关的工艺提供参考。
关键词：煤化工；合成氨；节能降耗
氨作为一种重要的工业原料和化学肥料越来越受到人们的重视。合成氨工艺经过几十年地发展已经得到了很大程度地改进，原料由最初的煤炭转变为现在焦炭、无烟煤、天然气、渣油、重油、烃类等多种合成原材料。现如今我国的氨总产量排名世界第一位，呈现大、中、小规模并存的态势，但工艺技术与发达国家相比仍然有较大的差距，未来合成氨产业会逐渐朝着“大型化、连续型、低能耗、清洁化”等方向发展。
1我国合成氨工艺技术的现状
合成氨工艺技术发展时间不长，起源于二十世纪初期，合成氨技术的出现是因为该工艺可以制作炸药原料，主要是服务于战争；现代合成氨工艺技术的主要用途是用于农业和现代化学。
我国的合成氨工艺技术起源于二十世纪三十年代，目前我国的合成氨工艺技术已经成为世界合成氨工艺技术领先国家之一。我国对于合成氨原材料的掌握更加繁多，利用无烟煤、天然气、油田等多种材料都可以实现合成氨的生产。目前，我国合成氨的生产已经足以满足人们的日常生活需求，每年总产能大概在4500万吨左右，在国际上合成氨产品的竞争力非常强大。
我国的合成装置也是属于世界领域内比较先进的装置，就目前而言，我国合成氨生产的大型装置就有30余套，中型合成氨装置有50余套，小型合成氨装置有七百余套。大型合成氨生产能力达到每年1000万余吨，中型合成氨装置的产能每年能达到500余万吨，小型合成氨装置每年的产能大概能达到3000余万吨。这些合成氨装置都根据原料进行区分，大型合成氨装置中主要以天然气为原料的装置为主，中型合成装置中主要以煤或者焦炭为原料的装置为主；小型装置中可以生产尿素的装置大概有一百余套。
2简要概述合成氨的工艺流程
2.1原料气的制备
煤化工合成氨的原料气制备过程是在高温蒸汽、氧气和其他气化剂的作用下对煤进行处理，最终生成氢气和一氧化碳。气态烃类物质，多选用两段蒸汽转化法制备合成气。
氧气多来源于空分装置。空分即空气分离，通过将空气进行降温使其液化，再利用氮气和氧气的沸点不同，将其进行分离。氮气是合成氨的原料，氧气作为氧化气体用于合成水煤气。
2.2粗原料气净化工艺主要技术分析
（1）低温甲醇洗与液氮洗结合工艺
目前，新型煤气化装置的气体净化系统普遍采用低温甲醇洗法与液氮洗结合的工艺。低温甲醇洗作为物理吸附方式，可以同时或分段将原料气中的酸性气体和有机硫等进行吸附脱除，使原料气达到很高的净化度；液氮洗同样作为物理吸附方式，可以将原料气中的CO、CH4及惰性气体进行吸附。气体经过低温甲醇洗、液氮洗工序净化后得到杂质含量极少的合成气，用于合成氨生产。
（2）湿法（干法）脱硫与碳酸丙烯酯吸收结合工艺
冷煤气脱硫大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法，干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广，而湿法脱硫以RTS、生化铁-碱液脱硫和栲胶法颇具代表性。碳酸丙烯酯吸收CO2气体是一个物理吸收过程，变换气经脱碳塔后，气相中CO2被充分吸收，完成气体净化过程，而碳酸丙烯酯富液则经解析过程，释放出CO2气体。
2.3氨合成工艺技术分析
首先，采用压缩机将氮气和氢气混合气体压缩并提升至一定压力后，进入氨合成塔进行催化合成，最后经冷却、分离得到液氨。根据合成压力不同，一般将合成氨工艺分为高、中、低压三种方法。
高压工艺法可以更高效的合成氨，也能够精确的去除原料气中的氨；中压工艺法是目前合成氨工艺中使用较为广泛的一种技术，且具有稳定性和经济性；低压合成工艺中的合成氨催化剂（钌催化剂）已取得进展，目前正进行万吨级合成氨工业装置验证工作。
3煤化工合成氨工艺节能优化措施
3.1先进节能工艺选择
合成氨工艺设计时优先选用节能技术方案，根据目前技术进展情况，合成氨生产过程中优先选用的节能工艺方案为：空气分离装置采用能耗低、氧气提取率高的全低压工艺流程，制备液氧及氮气，原料气制备采用碳转化率高、有效气成分高的先进气化技术（水煤浆或粉煤加压气化技术），变换工艺采用国际领先的可控移热等温变换技术，而后续净化工艺采用低温甲醇洗、液氮洗等工艺技术，制得合格的合成气，经调整氮氢配比后送至合成工段用于生产液氨。
3.2合成氨生产中废气利用
目前大型煤化工企业一般采用低温甲醇洗、液氮洗等工艺用于原料气的净化及提纯，低温甲醇洗、液氮洗工序在解析出部分气体后，仍会有大量的尾气，如若直接排放不仅造成了资源浪费，还会带来环保压力。目前尾气主要处理工艺是将上述工艺尾气送至废热回收系统对该热能进行回收，产生中压或高压过热蒸汽，供装置使用。
3.3提高和改善氨分离技术
在当下社会中，对氨进行分离的相关技术比较少，主要是结合氨自身的特征，使用水吸收法，以及冷凝分离法对氨进行分离。在对氨进行分离的过程中所使用的主要装置是氨分离器。这种装置的使用，在一定程度上能够有效地减少氨分离过程中出现的各种问题，减少能源的消耗以及各种资源的浪费。同时，该技术的使用还能够使所分离的氨气具备更高的纯度，为化工生产提供可靠的依据。
3.4运转设备改造
通过变频控制系统实现对运转设备的控制，传统的设备控制方式是固定供电频率对设备进行控制，启动设备不平滑，容易造成较大的电力损失；而变频控制方式可以实现平滑的增速或者减速，节电效率能够达到20%左右。
3.5工艺改造
可以增设合成排放气的氢回收装置，能够充分降低原料氢的消耗。在甲烷化的设备前后增加选择性氧化和分子筛的干燥工艺，能够有效提升合成气的利用效率。
3.6对造气工段技术的改造
对造气工段技术进行改造，需要运用到多种先进的科学技术，才能够达到改造的目的。首先，可以利用油压危机控制和监测技术，在这两种技术的支持下，能够实现对气炉工作状况以及周围工作环境的监测，在掌握这些具体情况的基础上，更好地对所需要的参数进行调节，实现生产效率的提升。其次，可以充分利用回收煤气余热技术，由于生产氨过程中产生的余热比较多，这些大量的余热如果不加以利用就会造成能源浪费。因此，对于该技术的使用可以提高资源的利用效率。最终，可以运用自动加焦机技术，该技术的使用，可以有效地减少生产时间，实现能源的充分利用，减少各项能源的消耗，而且，还能够对生产环境的安全性有所保证。
除此之外，还可以利用入炉蒸汽品质改进技术，实现对入炉蒸汽品质的优化，使炉内的温度能够维持在更好的状态中，从而促进合成氨的生产质量和生产效率。
4结语
从我国的资源情况来看，在今后相当长的时期内，能源是影响和制约合成氨工业发展的突出问题。所以，在满足合成氨工艺技术的生产需求的同时还需要最大程度上遵从节能减排的概念。通过对合成氨工艺进行分析，对可能存在节能降耗的点进行再升级优化，更好地推动合成氨工艺的良好发展。
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