马清芳
阳煤平原化工有限公司 山东省德州市 253100
摘要：介绍了醇烃化精制新工艺替代甲烷化工艺在合成氨厂的应用情况。事实证明，利用闲置的高压设备进行醇烃化技术改造,不仅投资省，而且操作弹性大、设备维护工作量小，具有明显的经济效益和环保效益。
关键词：合成氨生产；应用
一、合成氨生产工艺的探究
在我国合成氨企业中，虽然生产工艺各不相同，原料采用、设备结构和操作条件也各有差异，但是实现合成氨的基本步骤则是相同的。首先，原料经过预处理后以不同的方式制备原料气（氢氮混合气），随后经过脱硫、变换、净化等工序后，将原料气压缩至一定的压力后，引入合成系统。然后，气体通过最终净化，并换热升温至操作温度，送入合成塔内的催化剂层，在其中进行氨的合成反应。反应后，氢氮混合气不能全部转化成氨，必须将其中的氨分离，剩下的氢氮混合气由循环压缩机补充压力后，与压缩机送来的新鲜气混合，再次进行合成，如此连续循环操作合成氨。
合成氨生产过程较为复杂，为保证各工序有序进行，在生产过程中根据不同的反应情况，给予合适的温度、压强和相应的催化剂等。合成氨原料气的制备过程不仅将消耗大量的能源物质（煤、碳、天然气、水蒸气）作为原料，更需要消耗大量的能源物质作为动力能源消耗。因此，制气环节能耗和成本较大，占合成氨生产的６０％～７０％。其次在变换、净化及合成过程中都需要压缩，压缩机的使用也要消耗大量的动力能源。最后，整个工艺过程中需要大量的换热蒸汽，产生大量的余热及三废物质。因此如果能够实现合成氨过程中的各种能源物质的有效综合利用，可降低整个过程中的能耗，减少不必要的能源损耗，实现合成氨过程中的节能减排。
二、采用醇烃化原料气精制工艺的依据
醇烃化工艺即在用甲醇化、烃化（或甲烷化）反应的方法来净化精制合成氨原料气，使合成氨原料气进入氨合成工段之前的气体中CO 、CO2（俗称气体中的“微量”指标）总量小于10ppm，并联产甲醇。它与铜洗工艺或甲烷化流程相比，流程短、精制度高，操作稳定可靠，节约能耗、物耗，经济效益显著。采用醇烃化原料气精制工艺的依据醇烃化原料气精制工艺是在双甲工艺基础上发展起来的，较双甲工艺又有了长足进步。双甲工艺虽然可以替代铜洗工艺，但也有着明显的不足之处：（1）甲烷化反应本身造成 H2的损失，尤其是 CO 2 与 H 2反应更严重；（2）甲烷化后气体CH4含量增加，造成合成氨系统放空量大；（3）提高醇氨比受到限制。
而醇烃化工艺恰恰克服了双甲工艺的不足：（1）进入烃化塔的（CO + CO 2）大部分生成醇类和烃类，在常温下与反应生成的水冷凝为液相从气相中分离，副产 CH4量很少；（2）由于转化为 CH 4量很少，进入烃化塔的（CO +CO 2）量可以提高，因此可较大幅度提高醇氨比；（3）由于入烃化塔（CO + CO2）量增加，热量增多，可以减少电耗甚至实现自热平衡。而深度变换 - 低压甲烷化工艺较传统的精炼运行成本低、操作简便、现场环境好，因此在一些厂家得到应用。但该工艺要求 CO <0. 3%，不仅变换耗汽高而且难以实现使 CH4气体生成量较多，造成合成氨耗 H2高而且放空量大，因此难以推广应用。综合目前小氮肥所应用的几种原料气精制工艺，醇烃化精制工艺有着较突出的优势。
醇烃化工艺流程
醇烃化工艺流程为三塔工艺，即 A、B 醇化塔和烃化塔，A、B 醇化塔可串可并；设立循环机，醇化塔与烃化塔可单独循环亦可大串联循环。如下图所示：
三、醇烃化精制新工艺应用及优点
新工艺与传统工艺比较，有四点明显优点：节能、节物、运行稳定、净化环境。
1.节约蒸汽
采用此种新工艺，变换气中CO提高，变换需要补充蒸汽减少。如醇：氨1：3时，变换气中CO为4．9％，而铜洗工艺，一般变换气中CO为2．4％．2．5％，则变换过程中，吨氨补加蒸汽量最少可减少"300kg/ tNH3，。新工艺废除铜洗．节约铜液再生用蒸汽，生产实际数据约300kg／tNH3。
2．节约原料气
（1）铜洗流程，铜液在每次循环时铜液成分都在变化，都要调节，波动较大，精制气体微量经常超标，铜洗气带液，冒液。在小氮肥厂中因此影响总产量2％，折合成含氢74％的原料约62Nm3，／tNH3、，废除了铜洗，此项即为节约量。(2)铜洗流程中，铜洗中吸收了CO，并溶解了H：等有效气体，再生时，成为再生气。再生气因为回收不完全，损失25Nm3／tNH3，，废除铜洗，此项即为节约量。(3)铜洗流程中，要不断补充液氨，除了回收为氨水外，生产一吨氨约有8～10kg氨消耗，折成原料气为29Nm3 /tNH3，。(4)新工艺流程中，醇后气中尚CO+C020．3％，这些CO、C02生成甲烷，需要消耗H2；生成的甲烷在氨合成中要增加放空量，两者多耗含氢74％的原料气66．75Nm3／tNH3。以上四项的代数和为49．25Nm，，即薪工艺节约原料气(含氢74％)49．25Nm3／tNH3。
3．节约电耗
(1)废除铜洗，节约铜泵耗电20KWh／tNH3。(2)废除铜洗，节约氨冷铜液冷冻电耗10．97KWh／tNH3，。(3)废除铜洗，节约铜洗再生气回收压缩机电耗17．3KWh／tNH3，。(4)新工艺中的甲醇化采用双级双压法。其中第一级5．9Mpa，使压缩机最后两级气量减少，估算节电60．98KWh^NH，。以上四项共计节电109．25KWh／tNH3。
4．节约铜、醋酸、液氨。吨氨节电解铜0．12公斤，节冰醋酸0．2423kg，减少自用氨8．2kg。
5．铜洗工艺微量一般都在20PPm以上，且经常带液喷液。生产运行不稳定；新工艺很稳定，微量在5—10PPm。
6．铜洗过程中，跑、冒的铜液及再生气污染大气、水体及生产现场。而新工艺没有液体、气体的渗漏，周围环境良好。
结束语：
一直以来，世界各国都非常关注环保事业。而我国的生态环境建设是五位一体建设总体系中的重要组成。在我国化学工业中，合成氨是重要的支柱产业，对我国工农业生产，发挥着积极的推动作用。制造肥料，是合成氨的主要功能。但在合成氨生产过程中，具有非常大的能源使用量，而与此同时带来的污染问题也非常严重。因此，我国合成氨企业的工作重点，就是做好节能减排工作。
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