山东润银生物化工股份有限公司 山东泰安 271509
摘要：伴随着我国经济的发展，化工企业也有了很大突破。随着我国化工企业的发展，环保节能是目前化工企业主要发展趋势。废气利用是节能环保的重要手段之一，对于合成氨生产企业尤其如此。合成氨生产中可产生大量废气，如氢气、一氧化碳等。做好废气利用工作能够为企业带来经济效益以及节能效益。文章在阐述合成氨生产中废气利用的必要性的基础上，从提取甲醇、提取氢气等角度具体分析了合成氨生产中的废气利用，希望为合成氨生产企业的废气利用提供参考意见。
关键词：合成氨；尾气；回收；清洁化
引言
合成氨装置尾气的综合利用是企业节能降耗和提高经济效益的主要措施，也是企业治理“三废”、实现装置达标排放的首要目标之一。合成氨尾气的回收利用包括两个部分：一是尾气中氨的回收，二是尾气中氢气的回收。由于氨、氢回收工艺不同，合成氨尾气的综合利用可选择不同的组合形式。采用软水洗除氨和变压吸附提氢回收氢气（变压吸附装置释放出来的解吸气送一段炉燃烧）的工艺路线，对合成氨尾气进行综合利用，取得了较好的经济效益和社会效益。
1合成氨生产行业的发展需求
在众多行业中，经过调查可知合成氨生产行业属于耗能较高、污染较重的行业，这主要是由于合成氨生产的过程中主要以能源材料为原材料，在合成过程中对能源的需求更大，一般来说，在合成氨生产行业中能源成本的投入要将近生成总成本的七成，从国内能源的消耗来看，约有3%的能源用于合成氨生产行业。除此之外，合成氨生产中氧气的需求高，在生产过程中易形成二氧化氮、二氧化硫等对环境污染严重的污染气体，从而对环境造成一定的影响。因此，在当前能源紧缺，环境污染严重的背景下，加强对合成氨生产过程中的废气利用是行业可持续健康发展的保障，帮助合成氨生产企业成功转型为节能、环保企业，以促进企业的转型升级。
2氨回收技术状况
合成工段的液氨进入氨贮槽后，减压导致溶解在液氨中的气体解析为贮槽驰放气。每生产1吨合成氨，驰放气中有19kg氨，一般采用水相吸收法回收。起初弛放气、铜洗再生气中氨的回收采用的是法，即在1#精炼系统用新鲜的脱盐水回收再生气中逐级提浓的方的氨后，送往2#精炼系统回收再生气中的氨，所得氨水再送往弛放气氨回收系统回收弛放气中的氨，然后送往碳化岗位与脱碳岗位来的闪蒸气在碳化塔中反应生产碳铵。用脱盐水或稀氨水吸收再生气及弛放气中的氨，其主要是氨溶于水的物理吸收，吸收速度较慢，吸收效果不佳，浓度升高后吸收效果更差，出口气中氨含量偏高。这种方法需消耗动力和冷却水软水；氨水达到一定浓度后氨的溶解度降低，氨气外逸，造成氨损失和环境污染；有时会造成稀水过剩，难以处理的局面；此外，蒸气加热解析氨水的氨，也需消耗动力和蒸汽等。
用水吸收氨的流程伴有传热传质，可在塔内进行也可塔内塔外分开进行。早期典型的流程是绝热吸收两段填料塔。上段用软水，下段用循环冷却后的大部分浓氨水回流吸收，小部分作为成品氨水，最后还要经过清洗塔洗涤。现在通行的流程是采用带冷却器的吸氨塔，传热传质同时在塔内进行，有带清洗塔和不带清洗塔两种情况。根据产品的加工用途，流程中也可带有从氨水中提纯氨的精馏蒸氨设备。对氨回收流程和设备给出了非常全面的评述。不同的流程组合和吸收塔结构带来不同的氨回收效果。鉴于回收含氨原料气状态的复杂性，确定最佳流程组合达到满意的氨回收效果一直是该领域攻关的课题。
3合成氨尾气回收工艺
3.1合成氨生产废气中的氢提取
合成氨生产过程中的气体排放方式主要有两种，一种是从合成系统原料气中排放而出的富有大量惰性气体且循环性强的排放气，另一种则是由进入氨罐的高压液氨所排放的气体。这些废气的排放量占据合成气总量的2%-5%，也就是说每生成1t氨气就会排放出大约150-250m3的废气。合成氨生产过程中所产生的尾气会含有大量的氢气，氢气量约占总尾气排放量的60%左右。一些中小型化肥厂若是想要实现节能减排生产目标，可以寻求氢气的良好回收再利用，这样就可以将自身的技能改造技术进行不断的完善与优化。氢气的作用与价值是非常高的，其不仅可以被单独出售来进行利益获取，还可以从合成氨原料排放气中进行回收后再重新投入到氨合成系统中进行循环再利用，这样不仅提升了氢气资源的利用率，同时还将有助于推动合成氨产量的增长。一般而言，10000m3的氢气回收量将可以等同于1500m3的氢气半水煤气，将其重新应用于合成氨生产系统中，将可以增加氨气合成产量的4.5%-5.5%，并实现合成氨生产过程的节能降耗目标。
氢工艺生产过程中最常用的回收方式便是变压吸附回收法，该方法的主要工作原理便是利用常温下吸附剂在不同压力下对氢气其他成分的吸附容量存在差异性，从而就可以实现对氢气的良好回收。变压吸附回收法的实际应用效果非常强，其能够将氢气中的多种杂质一次性的大量去除，回收到的氢气纯度也非常高，一般利用此种方法将可以使氢气回收效率达到80%-85%。除此之外，还可以采用水电解制氢的方法进行氢气提取，该方法的使用会有1.8元左右的生产成本，电能消耗量小，大约为6kWh/m3左右。而对合成氨的尾气进行氢气回收生产的生产成本在0.2元左右，大约会消耗0.5kWh/m3的电能。现今市场中的氢气价格普遍为2元左右，由此可以知道企业一年氢气回收可得到的收益为500万元左右，与水电解制氢工艺相比较而言，合成氨生产尾气中的氢气回收方式将可以极大地节省电源，每年约可以节省电源1500万kW•h。氢气具有无污染、清洁性高等特点，其与汽油相比较而言，发热值是其3倍左右，现阶段的氢气应用范围已经逐渐扩展到了冶金、化工和电子等工业部门，且在其中的应用效果非常显著，乃是工业生产中不可或缺的一种还原气或是保护气。
3.2合成氨尾气中的提取甲醇
在合成氨的生产过程中，会产生大量的一氧化碳，对合成氨生产中的废气进行有效利用，采用联醇工艺能够促进甲醇的形成。在化工环境中，甲醇是一种重要的生产原料，在合成氨生产中利用废气一氧化碳，这种工艺不仅对合成氨生产中的影响较小，而且能够有效地提高企业的经济效益。
在利用一氧化碳生产甲醇的联醇工艺中，主要对两方面进行相应研究。首先，利用合成氨生产过程中产生的一氧化碳与氢气进行反应，能够生成甲醇。从二者反应的化学方程式看，当一氧化碳的转化率足够高时，产生的甲醇也较多。其次，利用废气利用中产生的二次废气，还能对合成氨的生产起到一定的促进作用。比如，一摩尔的氮气与三摩尔的氢气能够形成两摩尔的氨气。在这个转化过程中，氨气生成的质量随着氢气转化率的提高而进行相应提高。
结语
总而言之，合成氨生产过程中的节能降耗是一项系统性、长期性的工程，需要各方的持续努力。在合成氨生产的过程中，如何对其产生的废气进行合理有效地利用，针对企业的不同情况可采取不同的措施，从而达到保证经济效益以及环境保护的双重要求。随着废气利用的技术不断创新，工艺不断改善，相信在不久的未来，合成氨生产中的尾气能具有更加广泛的应用，从而促进企业的长效可持续发展，从废气利用中达到节能效益。
参考文献：
[1]韩涛涛.合成氨生产中的废气利用与节能效益[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（13）：9-10.
[2]保继高.浅析合成氨燃料气废气的回收利用[J].化工管理，2016（29）：299.
[3]葛飞，刘新运.集散控制系统在合成氨生产废气回收中的应用[J].工业控制计算机，2012，25（11）：69-70+124.