合成氨技術(shù)的節(jié)能減排

合成氨技術(shù)的節(jié)能減排

肥料是谷物的一種。化肥對(duì)糧食生產(chǎn)的貢獻(xiàn)率占50%左右,現(xiàn)在人體中的氮有50%是通過(guò)合成氨而獲得的。我國(guó)以占世界7%的耕地養(yǎng)活了占世界22%的人口,這一舉世矚目成就的取得,應(yīng)該說(shuō)一半歸功于化肥的作用1通過(guò)化肥在確保國(guó)家食品安全和可源安全方面的作用1.1化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中的作用日益明顯糧食是國(guó)家戰(zhàn)略物資。隨著人口的增加,糧食的剛性需求不斷增加。2020年我國(guó)糧食年產(chǎn)量預(yù)期將從目前的5億多噸增加到6億噸有一種意見(jiàn)認(rèn)為,增產(chǎn)谷物及其它農(nóng)作物,主要靠高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種的培養(yǎng)。但現(xiàn)有高產(chǎn)良種的基因決定了它必須多吸收養(yǎng)分才能達(dá)到高產(chǎn),它離不開(kāi)物質(zhì)基礎(chǔ),即離不開(kāi)增施化肥。實(shí)驗(yàn)表明單位面積產(chǎn)量,良種是地方種的2.14~2.73倍,相應(yīng)的養(yǎng)分吸收量也是地方種的2.0~2.8倍其次,1t化肥(純)可以增產(chǎn)7.5t的糧食,對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率最大(50%左右)。這意味著,每增加1t化肥養(yǎng)分即相當(dāng)于擴(kuò)大耕地1hm事實(shí)上,在各增產(chǎn)因素中,作用最大、人力最能調(diào)控的只有化肥。為確保每年遞增糧食500萬(wàn)噸,國(guó)家要求2011年化肥產(chǎn)量達(dá)到6250萬(wàn)噸(折純)另外,化肥對(duì)于改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境也有著重大的作用?；实暮侠硎┯?對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)作物、林業(yè)、草業(yè)甚至包括能源作物產(chǎn)生顯著影響,使國(guó)土被更多、更完整的綠色屏障所覆蓋和保護(hù),形成作物茂盛、大地綠化的良好生態(tài)環(huán)境。粗略計(jì)算表明,每增施1kg化肥養(yǎng)分,作物可多吸收CO1.2合成氨工業(yè)化學(xué)工業(yè)是九大耗能工業(yè)之一。合成氨是耗能大戶(hù),據(jù)估計(jì),世界能源消耗中有3%用于合成氨工業(yè)。據(jù)報(bào)道基于氨的氮肥工業(yè)是世界上最大的化學(xué)工業(yè),也是有著巨大宏觀經(jīng)濟(jì)效益和政治意義的工業(yè)。合成氨工業(yè)既是高能耗工業(yè),又具有巨大節(jié)能潛力。當(dāng)今世界最關(guān)注的能源問(wèn)題又?jǐn)[在合成氨工業(yè)的面前,CO2工業(yè)中的節(jié)能環(huán)保潛力2.1能耗和成本的提高由于氨本身熱值較高,氣體氨熱值為22.5GJ/t;而氨的生產(chǎn)過(guò)程中能量損耗又大,故合成氨為高能耗產(chǎn)品。目前,我國(guó)中小型合成氨廠的能耗為44~61GJ/t,過(guò)去曾高達(dá)120GJ/t。國(guó)外先進(jìn)的制氨工藝已降至28GJ/t。同樣生產(chǎn)1t氨,消耗能源為什么會(huì)有幾倍之差,這就迫使研究者去分析其原因,同時(shí)也說(shuō)明這里蘊(yùn)藏著巨大的節(jié)能潛力。從表2可以看出,某日產(chǎn)千噸合成氨裝置系統(tǒng)大部分的中、小型氮肥企業(yè)的能耗高和成本高,都落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。例如,以煤為原料的中型合成氨裝置的噸氨平均能耗為61GJ,最低為51GJ,與國(guó)外先進(jìn)的煤氣化制氨工藝相比(41.03GJ)尚有一定的差距。根據(jù)新華社多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的資料,有人對(duì)2004年我國(guó)化肥實(shí)際消耗能源做了分析(表3),實(shí)際生產(chǎn)合成氨4135.1萬(wàn)噸,消耗能源10393.07萬(wàn)噸標(biāo)煤,其中浪費(fèi)達(dá)到3111.4萬(wàn)噸標(biāo)煤。2009年我國(guó)生產(chǎn)合成氨5145.5萬(wàn)噸,單位能耗平均為1766千克標(biāo)煤/噸,與國(guó)際先進(jìn)水平相差600~700千克/噸2.2合成氨裝置節(jié)能技術(shù)眾所周知,根據(jù)熱力學(xué)原理,可逆過(guò)程的能效是最高的,而任何實(shí)際過(guò)程都是不可逆的,都要產(chǎn)生損耗功。過(guò)程的不可逆性越大,能效越低,能耗越高。因此,為了進(jìn)一步地降低能耗,首先要分析各個(gè)過(guò)程的不可逆性以及現(xiàn)在的狀況。表5是對(duì)合成氨裝置各個(gè)工序和過(guò)程的能量損耗情況的分析結(jié)果其次,全裝置的動(dòng)力消耗約3.21GJ/t,付出的初級(jí)能源代價(jià)為11.48GJ/t,占噸氨總能耗的37.68%,其中合成氣壓縮機(jī)占1/2以上第三,全裝置的能耗絕大部分是通過(guò)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)消耗掉的。從供到用,有效能損失了53%,而所有的動(dòng)力蒸汽最后大部分以冷卻水的形式損失掉。所以,強(qiáng)化熱量回收利用,降低蒸汽消耗是合成氨裝置節(jié)能的方向。合成氨工業(yè)中原料和燃料都是能源,其中提供動(dòng)力的燃料約占能耗的50%。原料的能量利用已趨近極限,并無(wú)太大潛力。例如凱洛格公司經(jīng)過(guò)三步調(diào)優(yōu)設(shè)計(jì),以降低噸氨能耗為目標(biāo),逐步完善。從38.6GJ、30.6GJ降至28GJ。其中原料能耗幾乎不變,而燃料能耗由占總能耗的44%、29%降至25%。所以,進(jìn)一步節(jié)能的方向在于燃料。燃料中約1/3提供轉(zhuǎn)化反應(yīng)熱,約2/3生產(chǎn)高壓蒸汽以提供驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的動(dòng)力。壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗與反應(yīng)的壓力有關(guān)。因此降低反應(yīng)壓力,有利于減少驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的燃料消耗,從而達(dá)到降低能耗的目的。此外,降低傳熱過(guò)程的溫差、傳質(zhì)過(guò)程的濃差、動(dòng)量傳遞過(guò)程的壓差,減少并優(yōu)化單元過(guò)程(任何單元過(guò)程都是消耗能量的),總之降低化學(xué)反應(yīng)和各種過(guò)程的不可逆程度,都有利于節(jié)約能耗。3國(guó)外合成氨原料結(jié)構(gòu)、工藝技術(shù)及能耗情況我國(guó)合成氨工業(yè)能效低、能耗高的主要原因。(1)裝置規(guī)模小。我國(guó)現(xiàn)有中小企業(yè)400多家,生產(chǎn)能力4000余萬(wàn)噸,若按一家產(chǎn)能20萬(wàn)噸計(jì),200家企業(yè)就能達(dá)到這一產(chǎn)量。(2)原料結(jié)構(gòu)不合理。國(guó)外主要是以天然氣為原料(占85%以上),而我國(guó)主要以煤為主(占70%以上)。在煤、油、氣3種原料中,天然氣被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的合成氨原料。(3)單機(jī)效率低、工藝技術(shù)落后。國(guó)外多采用15MPa以下的低壓工藝。噸氨能耗隨合成壓力降低和氨合成催化劑的進(jìn)步跟著降低。產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量70%以上的中小化肥廠,大多采用傳統(tǒng)的31.4MPa高壓合成工藝,致使能耗和生產(chǎn)成本高居不下。(4)生產(chǎn)企業(yè)管理相對(duì)落后,國(guó)內(nèi)同類(lèi)企業(yè)能耗差距可達(dá)40%~50%?；谝陨显?合成氨工業(yè)節(jié)能減排的主要途徑有以下幾方面。3.1以天然氣為原料生產(chǎn)的合成氨合成氨生產(chǎn)所需的原料和燃料均嚴(yán)重依賴(lài)各種能源。國(guó)外主要是以天然氣為原料(占85%以上)。但由于我國(guó)的能源特點(diǎn)是“缺油、少氣、有煤”,2009年,煤和焦炭占76.5%,天然氣占22.1%,油占1.4%。表6是西歐國(guó)家利用不同原料生產(chǎn)合成氨的能耗和經(jīng)濟(jì)性比較(以天然氣為基準(zhǔn)),表7是煤和天然氣為原料制氨的能耗、用水量、CO以煤為原料生產(chǎn)合成氨,裝置設(shè)備投資大,初始投資是天然氣的2.4倍,運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜、各項(xiàng)成本高、能耗大,噸氨能耗約為1.77t標(biāo)煤。若采用天然氣為原料,噸氨能耗可降到1.04t標(biāo)煤(按表6比例)。按2009年全國(guó)合成氨產(chǎn)量5135萬(wàn)噸計(jì),如果天然氣的比例從現(xiàn)在的22%提高到50%,則可節(jié)省1269萬(wàn)噸標(biāo)煤,可減少用水量1664萬(wàn)噸,減少CO隨著我國(guó)天然氣產(chǎn)量的增加,減少煤、焦制氨比例,增加天然氣制氨是有可能的。2008年我國(guó)天然氣產(chǎn)量789.32億立方米,預(yù)計(jì)2015年將達(dá)到1000億立方米,可供合成氨150億~270億立方米。以每噸氨消耗天然氣1000立方米計(jì)算,可生產(chǎn)合成氨1500萬(wàn)~2700萬(wàn)噸,與煤制氨相比,有630萬(wàn)~1300萬(wàn)噸標(biāo)煤節(jié)能潛力。在幾種常用制氨工藝過(guò)程中,能耗最低的是以天然氣為原料的3.6MPa蒸汽轉(zhuǎn)化工藝、日產(chǎn)1000t的合成氨廠,噸氨能耗值為28.4GJ(0.969噸標(biāo)煤),約為理論能耗的1.4倍。其次是3.01MPa蒸汽轉(zhuǎn)化法、日產(chǎn)1000t的合成氨廠為理論能耗的1.76倍。其它生產(chǎn)方法的能耗高出理論能耗一倍左右。由此可見(jiàn),其節(jié)能潛力是很大的。3.2重點(diǎn)把大流量的工業(yè)轉(zhuǎn)化爐打造成節(jié)能潛力大中小型合成氨裝置中的燃?xì)?、燃煤、用電設(shè)備,可以說(shuō)是所有工業(yè)企業(yè)中的耗能大戶(hù)。而耗燃?xì)饬?、耗煤量最大的設(shè)備是鍋爐和煤氣發(fā)生爐或蒸汽轉(zhuǎn)化爐;耗電量最大的機(jī)器是原料壓縮機(jī)、工藝空氣壓縮機(jī)、合成-循環(huán)壓縮機(jī)和制冷壓縮機(jī)(見(jiàn)表8),它們的耗電量幾乎占全廠設(shè)備用電量的80%~90%以上,占噸氨總能耗的30%以上。因此,抓住這三類(lèi)機(jī)器、設(shè)備的技術(shù)改造,就抓住了節(jié)能的技術(shù)關(guān)鍵所在。例如,采用德士古加壓氣流床水煤漿氣化工藝,碳的轉(zhuǎn)化率可達(dá)97%~99%,噸氨煤耗達(dá)到1.4~1.54t。3.3推廣成熟工藝技術(shù)合成氨工業(yè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,節(jié)能降耗需要綜合治理,從原料、技術(shù)、設(shè)備、管理等諸多方面做工作。就單元技術(shù)來(lái)說(shuō),已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多先進(jìn)技術(shù),例如:采用粉煤氣化-低水/氣耐硫變換新工藝、多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)、航天粉煤氣化技術(shù)替代傳統(tǒng)的固定床造氣技術(shù);推廣中低低變換工藝技術(shù);NHD脫碳工藝技術(shù);“DDS”及“888”脫硫工藝技術(shù)和精脫硫工藝技術(shù);醇烴化精制合成氨原料氣技術(shù);推廣新型氨合成塔和A301、ZA-5低溫低壓氨合成催化劑;采用垂直篩板塔型用于傳質(zhì)傳熱過(guò)程;推廣鎳基釬焊熱管換熱器;氨合成過(guò)程集散控制系統(tǒng)及優(yōu)化控制系統(tǒng);推廣全渣循環(huán)流化床鍋爐;推廣蒸汽自給和“兩水”(冷卻水、污水)閉路循環(huán)等先進(jìn)技術(shù)等。這里不作詳細(xì)敘述,請(qǐng)參考有關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)。但是,其中工藝技術(shù)進(jìn)步是節(jié)能降耗最重要的措施,其貢獻(xiàn)率可占節(jié)能降耗總量的一半3.4采用高效催化劑進(jìn)行節(jié)能工藝的改造3.4.1高效催化劑的應(yīng)用我國(guó)引進(jìn)(除德州外)的大型合成氨裝置是根據(jù)“全能概念”設(shè)計(jì)的全能系統(tǒng),能量利用、回收技術(shù)先進(jìn),屬于先進(jìn)節(jié)能工藝。但大型合成氨裝置的氨凈值普遍較低,僅8%~12%。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō),大型合成氨裝置實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的關(guān)鍵在于提高氨凈值。而在該裝置低壓、低空速運(yùn)行的情況下,采用ZA-5等高活性催化劑是提高氨凈值的主要措施,可以達(dá)到以下節(jié)能降耗效果。(1)氣體循環(huán)量與氨凈值成反比。高的氨凈值能使噸氨氣體循環(huán)量減少,從而減少了循環(huán)機(jī)的負(fù)荷和冷凍量消耗,降低了動(dòng)力消耗。(2)氨合成反應(yīng)熱的回收品質(zhì)和回收率與氨凈值成正比。高的氨凈值能提高氨合成反應(yīng)熱的回收品質(zhì)和回收率。(3)氨產(chǎn)量與氨凈值接近成正比。氨凈值提高1%,氨產(chǎn)量可以提高約10%,且不需要增加投資。產(chǎn)品產(chǎn)量提高了,能耗自然就下降了。(4)ZA-5等新型氨合成催化劑適宜在低氫氮比下合成氨,在蒸汽轉(zhuǎn)化工序可以多加空氣,因而可以采用低能耗的LCA節(jié)能流程,噸氨能耗降到29.3MJ,達(dá)到了良好的節(jié)能效果。表9給出了某大型合成氨裝置S-200型氨合成塔使用A110、ICI74-1、ZA-5催化劑的效果比較(1)氨合成反應(yīng)熱回收氨合成反應(yīng)熱回收系統(tǒng)由合成塔、反應(yīng)熱回收器(可副產(chǎn)蒸汽或加熱鍋爐給水)和換熱器所組成。作此系統(tǒng)熱平衡,可得氨合成反應(yīng)熱的回收率η決定于換熱器冷端溫差與氨凈值。采用高活性催化劑、高凈值內(nèi)件和低空速運(yùn)行方式,是提高氨凈值的主要措施。由表9可知,在同等條件下,使用ZA-5催化劑由于氨凈值提高了2.1%、出塔氣體溫度提高了31℃,噸氨回收的熱量比A110增加0.162GJ/t,相當(dāng)于5.53kg標(biāo)煤。(2)增產(chǎn)效益從表9可知,在同等條件下ZA-5與A110比較,氨產(chǎn)量可提高15.33%,每天可多產(chǎn)合成氨146.6t。按年運(yùn)行330天計(jì)算,每年可增產(chǎn)合成氨約48378t。由于產(chǎn)量增加,氣體單耗隨著降低,熱量回收率提高,動(dòng)力消耗降低,因而可以取得綜合效益。增加產(chǎn)量是企業(yè)能夠獲取利潤(rùn)的主要途徑,而采用高效催化劑是實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的最有效措施之一。(3)節(jié)能效益根據(jù)氨合成塔的物料和能量衡算,當(dāng)合成塔的氨產(chǎn)量相同的條件下采用新型高效催化劑的效益,集中體現(xiàn)在降壓節(jié)能效益上。從表9可知,在合成塔的氨產(chǎn)量相同的情況下,噸氨動(dòng)力消耗ZA-5催化劑要比A110降低23.52kWh/t,年可節(jié)電7.056×10由于3種催化劑價(jià)格以ICI74-1型最高,A110系列最低,ZA-5居中,但單位產(chǎn)品綜合能耗卻以A110系列最高,因而同比日常運(yùn)行費(fèi)用最高。因此采用廉價(jià)低活性催化劑不利于企業(yè)降低成本增加效益?？傊?選用新型高效催化劑,無(wú)論哪種類(lèi)型的裝置,只要針對(duì)本廠的具體情況和潛力,通過(guò)不同的途徑都可以獲得節(jié)能降耗,增產(chǎn)增收,提高經(jīng)濟(jì)效益的效果,尤其是在大型裝置由1000t/d到1500t/d的擴(kuò)產(chǎn)改造中。3.4.2低壓合成工藝的發(fā)展前景我國(guó)以煤作原料的中小型合成氨廠目前仍然采用30MPa高壓合成工藝,優(yōu)點(diǎn)是未反應(yīng)物循環(huán)能耗較小,也便于氨的分離,但合成氣壓縮功耗高。針對(duì)中小型合成氨裝置存在的根本問(wèn)題,研究表明,除了原料路線改造外,采用低壓合成工藝技術(shù)路線進(jìn)行降壓改造是中小型合成氨裝置節(jié)能降耗的方向和重點(diǎn)。(1)合成回路低壓改造的必要性(1)產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量60%以上的中小型合成氨裝置,大多采用以煤為原料,30.4MPa(300大氣壓)高壓合成的傳統(tǒng)工藝技術(shù),致使能耗和生產(chǎn)成本高居不下,綜合能耗比國(guó)際先進(jìn)水平高出30%以上。雖經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展和自主技術(shù)改造取得了一定的效果,但都是小修小補(bǔ),傳統(tǒng)高壓合成工藝等整體技術(shù)沒(méi)有根本的變革和提高,仍然存在產(chǎn)品成本高,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理,規(guī)模小,設(shè)備裝置技術(shù)水平低等一系列問(wèn)題。如果全部由大化肥取代,約需投資4000億元,這在短期內(nèi)是不能實(shí)現(xiàn)的,唯一的出路就是就地進(jìn)行節(jié)能工藝改造和擴(kuò)產(chǎn)改造。(2)國(guó)際上合成氨壓力已從20世紀(jì)60~70年代的30.4MPa降低到10MPa以下,主要是通過(guò)開(kāi)發(fā)與采用節(jié)能型高效低溫低壓催化劑及其相應(yīng)的低壓合成工藝技術(shù),總的發(fā)展趨勢(shì)是大型化、低壓化和環(huán)境友好,以達(dá)到節(jié)能減排的目的。我國(guó)中小型合成氨裝置在20世紀(jì)60~70年代操作壓力是15MPa,隨后為了確保糧食供給,必須多產(chǎn)化肥,因而不惜能源代價(jià)(當(dāng)時(shí)不是主要矛盾),把操作壓力升高到30.4MPa高壓操作,發(fā)展方向剛好與國(guó)外相反?，F(xiàn)在能源已成為主要矛盾,再不把壓力降下來(lái),是不符合合成氨工業(yè)發(fā)展總趨勢(shì)的。這個(gè)過(guò)程本身說(shuō)明,進(jìn)行低壓工藝改造,技術(shù)是成熟的、也是可能的。(3)要實(shí)現(xiàn)低壓合成氨新工藝必須以低溫低壓高活性的氨合成催化劑為前提。因此,在國(guó)外,每當(dāng)一種新型催化劑開(kāi)發(fā)成功,就會(huì)開(kāi)發(fā)出一種與其相適應(yīng)的合成氨新工藝。例如,英國(guó)ICI公司為74-1鐵-鈷催化劑開(kāi)發(fā)了AMV工藝,使合成壓力降至10~12MPa,能耗降到30GJ/t。英國(guó)石油公司和美國(guó)凱洛格公司為釕催化劑開(kāi)發(fā)了KAAP工藝,使合成壓力進(jìn)一步降到10MPa以下,能耗降到27GJ/t。然而,我國(guó)雖然擁有世界上最好的催化劑,卻被用在了世界上最落后的工藝上。迄今仍沒(méi)有與中國(guó)獨(dú)創(chuàng)的ZA-5型Fe(2)合成回路低壓改造技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較本文作者根據(jù)工業(yè)旁路試驗(yàn)結(jié)果,提出了低壓改造方案。采用常壓間歇制氣-10MPa合成,Φ1600冷激式四段氨合成反應(yīng)器的低壓工藝進(jìn)行模擬設(shè)計(jì),并與常壓間歇制氣-30MPa合成,Φ1000連續(xù)換熱軸向氨合成反應(yīng)器的高壓工藝比較模擬優(yōu)化得到壓縮機(jī)功率、脫鹽水用量、回收蒸汽量及催化劑用量等結(jié)果比較如表10。由表10可知,合成回路壓力從30MPa降到10MPa,新鮮氣壓縮機(jī)功率降低了2440.3kW,雖然循環(huán)壓縮機(jī)和冰機(jī)功率稍有增加,但總的動(dòng)力消耗還是降低了2258.4kW。能耗估算如表11所示。由表11可知,在10MPa條件下,噸氨能耗要比在30MPa下降低2.2428GJ/t,相當(dāng)于76.52kg標(biāo)煤或189.4kWh/t[1GJ=34.12kg(標(biāo)煤)=84.35kWh]。對(duì)于一座年產(chǎn)合成氨10萬(wàn)噸的小型合成氨廠,一年可節(jié)約7652t標(biāo)煤。如果全國(guó)有50%的中小型合成氨裝置進(jìn)行低壓改造,則年可節(jié)約電力38.26億千瓦時(shí),相當(dāng)于1548萬(wàn)噸標(biāo)煤,節(jié)能效果十分顯著。(3)中小型合成氨廠合成回路低壓改造可行性分析對(duì)于現(xiàn)有操作壓力為30MPa的中小型合成氨廠進(jìn)行低壓改造,主要涉及三項(xiàng)費(fèi)用:(1)主要設(shè)備、管道與管件、三大機(jī)組等的建設(shè)費(fèi)用;(2)總制動(dòng)功率(運(yùn)行費(fèi)用)(3)催化劑費(fèi)用。模擬結(jié)果如下(1)合成回路主要設(shè)備費(fèi)用,據(jù)早期的一項(xiàng)研究結(jié)果表明(2)采用合適的工藝,總動(dòng)力消耗降低2258.4kW。僅此一項(xiàng),對(duì)于一座年產(chǎn)合成氨10萬(wàn)噸的小型合成氨廠,每年可節(jié)約電力1894×10(3)在10MPa合成壓力下,催化劑量雖然有所增加,但是從氨的成本結(jié)構(gòu)來(lái)看,催化劑的費(fèi)用在運(yùn)行成本中占的比例是很低的,可以略而不計(jì)。因此,作者認(rèn)為,對(duì)我國(guó)中小型合成氨廠進(jìn)行低壓改造,把合成壓力從30MPa降低到10~15MPa是可行的。對(duì)于新建的合成氨廠,建議直接把合成設(shè)計(jì)壓力等級(jí)降低到10~15MPa;對(duì)于現(xiàn)有的中小型合成氨廠,擬采用增加催化劑體積,大幅度降低新鮮氣壓縮機(jī)動(dòng)力的工藝路線。4開(kāi)發(fā)大型能源企業(yè)與化肥企業(yè)的戰(zhàn)略聯(lián)盟,實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)(1)大型合成氨廠采用國(guó)產(chǎn)新型ZA-5催化劑ZA-5型Fe(2)以ZA-5催化劑為基礎(chǔ)對(duì)中小型合成氨裝置進(jìn)行低壓改造對(duì)我國(guó)中小型合成氨廠進(jìn)行低壓改造,把合成壓力從30MPa降低到10~15MPa勢(shì)在必行,也是可行的,有重大的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)外有人發(fā)表過(guò)一篇文章,認(rèn)為合成壓力在8~22MPa范圍內(nèi)對(duì)能耗沒(méi)有影響。但那篇文章是建立在傳統(tǒng)催化劑的性能基礎(chǔ)上的(3)氮肥企業(yè)實(shí)行多聯(lián)產(chǎn),并與大型能源企業(yè)組成戰(zhàn)略聯(lián)盟合成氨和甲醇是傳統(tǒng)煤化工的兩個(gè)主要產(chǎn)品。面臨能源短缺和生態(tài)破壞雙重壓力,現(xiàn)代新型煤化工是以先進(jìn)的煤氣化技術(shù)為龍頭的清潔煤基能源化工體系。因此,采用潔凈煤氣化技術(shù),對(duì)現(xiàn)有氮肥生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行原料和動(dòng)力結(jié)構(gòu)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)原料煤多元化,降低成本;在能源產(chǎn)地適當(dāng)建設(shè)大型氮肥生產(chǎn)裝置,替代落后產(chǎn)能,支持企業(yè)聯(lián)合重組,引導(dǎo)大型能源企業(yè)與氮肥企業(yè)組成戰(zhàn)略聯(lián)盟,實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),是“國(guó)家石化產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃”提出的要求。圖1給出了合成氨裝置聯(lián)產(chǎn)/轉(zhuǎn)產(chǎn)綜合利用系統(tǒng)示意圖。從圖1可以看出合成氨的裝置其實(shí)就是一個(gè)能源轉(zhuǎn)換裝置,可以實(shí)現(xiàn)從甲烷、煤或其它原料制合成氣和氫氣的過(guò)程,而合成氣和氫氣則是很多能源及化工產(chǎn)品的原料,多聯(lián)產(chǎn)的產(chǎn)品多達(dá)幾十種。由此可以實(shí)現(xiàn)合成氨與電、熱、甲醇、液體燃料(汽油、柴油等)和烯烴等化工原料的聯(lián)產(chǎn),并實(shí)現(xiàn)大型粉煤制合成氨等成套技術(shù)裝備本地化,使大型煤制合成氨裝置噸氨綜合能耗低于1.8t標(biāo)煤。表12給出了電、熱、甲醇和合成氣多聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益因此,根據(jù)國(guó)家對(duì)化肥行業(yè)通過(guò)上大壓小、產(chǎn)能置換、淘汰技術(shù)落后、污染嚴(yán)重、資源利用不合理的產(chǎn)能,而且要求在原料產(chǎn)地生產(chǎn)