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生物質對降低煤制合成氨綜合能耗的應用價值

文檔作者：於子方文檔來源：上海達門化工工程有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年05月14日
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上一篇：水煤漿磨煤系統存在的問題與改進

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2012年第 33卷第 1期 氮 肥 技 術摘 要 簡要介紹一種完全不同于傳統中小合成氨的新原料路線工藝，對生物質炭塊替代無煙塊煤可操作性進行了分析、論證。認為從合成氨原料這一源頭變革原料路線將使降低煤制合成氨綜合能耗迎刃而解 ，帶來超預期經濟、技術、社會效 益。關鍵詞 原料路線 綜合能耗 生物質 節能減排1 變革合成氨原料路線的意義煤炭屬低效 、高 污染 能源 ，要 把這種不清潔能源轉化為清潔的化工原料 ，經過環節多 、能耗高 、廢物排放量大、污染重 。即使采用先進煤化工工藝 ，以煤制氨排出的 CO。量是天然氣制氨 的 5倍。解決現有塊煤制氨高能耗、廢物排放量大 、污染重的最佳方案 ，是變革原料路線 。通常所稱合成氨的原料路線 ，僅是指合成氨原料氣(N2+H)中的氫通過哪一種初始能源獲得 ，并如何在反應設備中不斷連續進行 的途徑。合成氨原料氣中的氫 ，是含碳 能源在氣化和燃燒過程中與水蒸汽(氣化劑)發生化學反應及反應氣中一 氧化碳再與水蒸汽進行變換反應獲得 。迄今為止 ，國內外合成氨原料路線 ，按含碳化石 能源形態不 同有三條 ，即液體原料油 、氣體原料天然氣 、固體原料煤炭 ，行業 中分別稱作油頭 、氣頭、煤頭原料路線。本文設計 以生物質炭塊替代無煙塊煤用于合成氨作為制氫原料 ，是完全區別 于化石能源的第 四條可再生原料路線。從變革合成氨原料這一 源頭抓起 ，創新原料工藝 ，實現制氨原料多元化，將有效降低煤制合成氨綜合能耗 ，節能降耗效果明顯。我國《可再生能源法》所稱可再生能源是指：風能 、太陽能 、水能、生物質能 、地熱能 、海洋能等非化石能源。顯然 ，在所有可再生能源中，除生物質能之外 ，其它可再生能源 以及核能 ，其終端能量載體只有轉化為 電能才能作為動力 ，無法替代化石能源的碳源轉化成各種形態的終端產品。生物質能是唯一可再生的碳源 ，從最終利用的能源形態上，生物質能有著與化石能源完全一致的利用形態，兩者區別僅僅是碳源載體形式不同，兩者碳源載體 的區分界面就是地表。生物質能是地表上面植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能而貯存于生物質 內的能量 ，因而具有可持續再生的碳循環特點 ，而各種地表下面的化石能源則不具備可再生碳循環條件。因此，在所有新能源中，生物質能與現代工業化技術和現代化生活有巨大的兼容性 ，是人類最友好的動力之源。然而 ，天然原生態生物質直接氣化不能替代無煙塊煤作為合成氨原料 。必須對天然生物質進行一系列 工藝整合 、變換 ，設計一條使 生物質作為合成氨原料 替代塊煤 時 ，完全滿足 國家標準GB21344—2008《合成氨單位產 品能源消耗限額》規定的合 成氨原料用優質無 煙塊煤各項技術要求的替代路線 ，才能使合成氨原料徹底擺脫對傳統化石能源煤炭 的依賴。令人欣慰 的是 ，隨著我 國生物質應用技術普及 與發展 ，利用現有成熟 的生 物質終 端產 品技術 ，已能制作可完全替代合成氨用無煙塊煤的生物質炭塊 。通過生物質 問接氣化工藝 ，可獲得與無煙塊煤氣化產物合成氣有效組分相同、且含硫極少更清潔的合成氨原料氣，與煤制合成氨后續工藝設備直接匹配，制取合成氨及其終端化肥產品，實現合成氨生產工藝的二氧化碳“零排放”，達到節能減排降耗顯著效果 ，進人生態循環經濟可持續發展之路。2 生物質和煤炭的結構特性比較煤炭是千百萬年前植物根莖 、枝葉埋藏地下經漫長復雜 的生物化學 、地球化學和物理化學作用轉化而成 的一種 固體可燃化石 ，煤形成需要特定的植物、氣候、地理條件和大規模地殼運動，需要漫長的地質年代，不論地下埋藏多么豐富的煤，總有枯竭的一天。因此，煤是一種不可再生資源。生物質與煤是遠親近鄰 ，同根同源 ，其工業分2 氮 肥 技 術 2012年第 33卷析成分組成和元素組成基本完全一致。作為研究對象的生物質通常是指農林廢棄物 ，如秸桿 、鋸屑、果殼 、棉花桿 、豆桿、麻桿 、玉米桿 、竹木邊角廢料等 。生物質由 c、H、O、N、S、P等元素組成，與煤炭相 同。原生態生物質具有揮發分高、碳 活性高、硫及氮含量低 、灰分低 的優點 ，因此 ，生物質能是唯一既具有化石燃料屬性 ，又可儲存 、運輸 、再生 、轉換 的特點 ，并較少受 自然條件制約 的能源。生物質作為有機燃料，是多種復雜的高分子有機化合物組成 的復合體 ，其化學組成主要成分是纖維素、半纖維素和木質素 ，如表 1所示 。表 1 生物質原料的基本組成 質量分數％工程技術 中，通常按不 同使用 目的 ，用不同方法研究和了解生物質燃料 的組成和特性。生物質 由有機物 (可燃部分 )和無機物 (不可燃部分 )組成 ；有機物包 括揮發 分和固定碳 ，揮發分是由c、H、O、N、S等元素組成的氣態物質 ，固定碳是由c元素組成的固態物質 ；無機物包括水分和灰分 ，其中水分包括外在水分和內在水分 ，灰分主要是含 ca、A1、si、Fe等元素的無機礦物質。表 2列出生物質和煤的揮發分含量參考數據。表 2 生物質 和煤 的揮發分含量比較生物質和煤的種類 揮發分含量(質量分數 ％)農作物剩余物木材無煙煤煙煤褐煤63—8072 78≤ 1020~4040~0表 3列出典型的生物質燃料元素組成和工業分析成分組成 ，并與典型的煤炭相應組成對 比。表 3 生物質燃料和煤炭的元素組成(質量分數 ％ )和工業分析數據從表 3看到 ，原生態生物質燃料 和煤炭相比，主要差別是 ：含碳量少 ，固定碳低 ，生物質燃料含碳的質量分數最高也僅 50％左右 ，相 當于生成年代較少的褐煤含碳量；含氫量稍多，導致揮發分 明顯較多 ；生物質燃 料 中的碳 ，多數和氫結合成較低分子 的碳氫化合物 ，遇到一定溫度易熱分解析出揮發物；含氧量多，明顯多于煤炭 ，這使生物質燃料熱值低，但易引燃；密度小，明顯低于煤炭。可見 ，原生態生物質 因原料分散 、質地疏松、密度低，其采集、儲運和使用受到收集半徑限制。未經加工轉化的生物質原料 ，只能作為低品位能源用 ，商業價值不高 ，更無法替代 優質無煙塊煤直接作為合成氨原料。為使生物質能達到替代塊煤效果 ，需要對生物質進行壓縮成型加工 ，在一定壓力作用下(加熱 或不加熱 )，將松散 、細碎、無定形的生物質壓縮為密度較大的粒狀、塊狀、棒狀等成型材料。壓縮后的生物質成型燃料，粒度均勻，密度、強度增加，運輸、儲存方便，其燃燒特性大為改善，可替代煤炭用于生活或工業燃煤目的，但其組分結構性能還不符合氣化用煤要求。如進一步對壓縮成型燃料進行炭化 ，通過炭化工藝控制燃料性能參數 ，使 之達到合成氨原料用優質無煙塊煤技術指標條件 ，就成為潔凈的合成氨原料。現對生物質替代氮肥原料塊煤的工藝路線進行介紹。3 生物質替代無煙塊煤的技術標準于 2008—06—01起 正 式 實 施 的 國 家 標 準GB21344—2008{合成氨單位產品能源消耗限額》，對我國合成氨生產企業單位產品的節能降耗提出了具體量化指標要求。合成氨單位產品綜合能耗是指合成氨生產過程中所輸入的各種能量 (包括一 次能源和二次能源 )減去向外輸 出的各種能量折標之和與合成氨產量之比。這項綜合性指標，影響因素錯綜復雜 ，包括生產工藝 、運轉率、日均產量、原料性質、運行工況、統計方法等多個方面。顯然，這些影響因素除原料性質外 ，都可以歸入節能管理與措施范圍，通過人為努力、技術改進使綜合能耗逐步降低。對此，GB21344—2008第 5、第 6條已提 出了明確 的推薦性 管理措施 意見 。此外 ，GB21344—2008附錄 A《合成氨產量計算方法》、附錄 B《合成氨單位產品綜合能耗計算方法》被明確是規范性 的。GB21344—2008適用于以煤(無煙煤、第 1期 於子方：生物質對降低煤制合成氨綜合能耗的應用價值 3焦炭 、型煤 )和以氣(天然氣 、焦爐氣 )為原料 的兩種不同合成氨原料工藝路線。于 2009—05—01起正式實施的國家標準 GB／T9143—2008《常壓 固定床氣化用煤技術條件》，對我 國以無煙塊煤為原料的合成氨氣化用煤進一步作 了規范。本文 旨在解決如何以生物質炭塊替代合成氨用優質無煙塊煤 ，達到降低煤制合成氨綜合能耗 目的，替代產品技術指標以 GB21344—2008為參照依據。合成氨原料用優質無 煙塊煤技術要求 和測量方法 見表 4。表 4 合成氨原料用優質無 煙塊煤技術 要求和測定方法注 ：本表未涉及的項 目應 符合 GB廠I’7561的規定4 生物質替代無煙塊煤的可操作性按照煤氣化方式和煤氣 種類 區分 ，合成氨原料氣用的半水煤氣，是無煙塊煤通過固定床煤氣發生爐 ，以水蒸汽作氣 化劑 ，用 間歇氣 化方式生產獲得。生產過程 中，空氣和水蒸汽間歇交替進入氣 化爐 ，形 成吹風 (空氣 )與造氣 (水煤氣 )的循環 。因此 ，半水煤氣是空氣煤氣和水煤氣 的混合氣 ，合成氨原料氣生產實際上是一個制氫氣 的過程 ，配人適量氮氣 ，使二者體積 比達到 3：l左右 。要使半水煤氣中氫和氮二者體積比達到 3：1，應使氣化爐 中碳與水蒸 汽反應和水煤氣 變換反應的速度加快 ，才能提高氫氣產率。可見 ，要提高原料氣中H 的比例，必須采用固定碳含量高的能源作原料 。這是以生物質炭塊替代無煙塊煤作為合成氨原料制氫的首要條件。生物質炭塊替代無煙塊 煤作為合成氨原料進行氣化 ，應當與煤氣化 的物理化學基礎完全一致 ，在氣化過程中發生與煤氣化相同的基本化學反應 ，氣化產物也應與煤氣化完全相 同 ，才 能達到替代效果。現有生物質應用技術表明 ，對原生態生物質進行工藝整合 、熱裂解改性 ，全程控制生物質炭塊制作工藝 ，可達到合成氨用優質無煙塊煤要求，作為合成氨原料。對原生態生物質進行工藝改性，以壓縮成型前、后分為二個階段。壓縮成型前的預處理階段是指：從生物質收集開始，選擇生物質種類，除雜凈化 ；壓縮成型前粉碎 、篩分 ，使原料具有合適粒度和粒度分布 ，按螺旋擠壓成型要求將原料粒徑粉碎至<5mm范 圍 ；脫水 干燥 ，控制原料含水率達到成型所要求范圍，使原料含水 的質量分數在6％ ～12％。影響生物質擠壓成型的主要因素除含水率、種類、粒度外 ，還有成型溫度、壓力、成型模具尺寸和形狀等。從壓縮、成型至炭化 ，是改性 階段 ，包括通過物理變形改進生物質燃燒特性 ，以及通過熱化學轉換改變生物質的組分結構氣化特性。在原理上，氣化和燃燒都是有機物與氧發生反應。但燃燒是將原料 的化學能轉變為熱能 ，燃燒過程有充足的氧 ，燃燒產物是二氧化碳和水等不可再燃燒的煙氣 ，同時放出大最反應熱。氣化是在一定熱力學條件下提供有 限氧發生不 完全 燃燒 ，生成一氧化碳 、氫氣等可燃氣體 ，是將化學能 的載體 由固態轉換成氣態 ，僅放出很少熱量 。因此，生物質改性必須在生物質壓縮 、成 型后提高燃燒性能的基礎上 ，再進行炭化 ，才能使生物質炭塊在組分結構上最終達到具備替代優質無煙塊煤的氣化性能。制取生物質炭塊使其達到具備替代優質無煙塊煤的氣化性能，最重要 的工藝改性環節是成型燃料炭化過程中的組分結構調整。具備替代優質無煙塊煤的生物質炭塊，其各組分的質量分數應當滿足下述技術指標要求 ：水分<6％、固定碳≥75％、灰分≤l8％、揮發分 ≤9％、全硫≤0．5％。5 生物質對降低煤制氨綜合能耗的直接效果合成氨綜合能耗是國家統計局制定的 《能源統計報表制度》所規范的一個統計指標。該制度是為了解全國能源供應、需求的基本情況，為各級政府制定政策，進行經濟管理與調控提供依據而制定，要求各地區、各部 門按照全 國統一規定 的統計范圍、計算方法、統計口徑和填報要求 ，根據能源統計報表制度 內容 ，認真組織實施 ，按時報送。該報表制度 由綜合年報表、綜合定期報表、基層年報表、基層定期報表構成 ，這些報表反映能源的生產、進 出口、庫存 、購進 、消費和能耗強度等情況。其 中適用于中小氮肥以無煙塊煤為原料進行氣化制取合成氨的綜合 能耗統計 ，是表式 P201、P201—1、P201—2、P201—3和 P207表。該報表制度的統計特點，是將全部能源折算成標煤，對各種能源形態分別列出參考折標系數，但對電力則統一采用 0．1229kg標準煤 ／kw．h。與合成氨單位產品4 氮 肥 技 術 2012年第 33卷能源消耗直接相關的是 《主要耗能工業企業單位產品能源消耗隋況(P207表)》，該表在氮肥欄 目列出5項指標名稱：單位合成氨生產綜合能耗(kg標準煤 ，t)、單位合成氨耗電(kw．h)、單位合成氨耗原料煤(kg標準煤 ，t)、單位合成氨耗標準燃料煤(kg標準煤，t)、單位合成氨耗天然氣 (Nm3／t)。其中，天然氣折標系數定為 1．33kg標準煤 ／m3。依據 GB21344—2008《合成氨單位產品能源消耗限額》附錄B規范的合成氨單位產品綜合能耗計算方法，生產企業報告期內單位產品能源消耗的量化公式是：e=E ／M式 中：e— — 合成氨單位產品綜合能耗，單位為噸標準煤每噸(t，t)；— 哈 成氨綜合能耗，單位為噸標準煤(t)；告期 內合成氨產量 ，單位為噸(t)；公式顯示：合成氨單位產品綜合能耗(e)是合成氨生產過程 中所輸人 的各種能量(包括一次能源和二次能源 )減去向外輸 出的各種能量折標之和(E)與合成氨產量( )之比。《能源統計報表制度》對合成氨生產綜合能耗 (E)作出規范 ：指合成氨生產事實的能源消耗或稱為生產所必需 的能源消耗。既不漏計也不能重復統計 ，包括原料加工到液氨進氨庫整個生產系統 的消耗 以及輔助和附屬生產系統的消耗。合成氨生產綜合能耗 =合成氨消耗 的各種能源折標準煤之和 一合成氨輸出的各種能源折標準煤之和。合成氨輸出能源是指合成氨系統向界外輸出的，供其他產品或裝置使用的能源。對于合成氨系統中的廢氣、廢液、廢渣等未 回收使用 的、無計量的 、沒有 實測熱值以及不作為能源再次利用的 (如直接用于修路、蓋房等)，均不得計入輸出能源。輸出的耗能工質不能折標準煤計人合成氨輸出能源。合成氨產量(M)包括：廠內各用氨單位的使用量、銷售的商品液氨量、合成氨生產過程 中的 自用量 (凈化與脫硫用)以及氨罐弛放氣、合成放空氣、中間槽解析氣等氣體回收的氨水含氨量(按回收產品以含氨的質量分數折 100％計 )。合成氨產量不包括 ：冰機 自用氨量 (損失)、凈化和氨水脫硫 回收的氨水含氨量、碳化清洗塔及回收塔出來的氨水含氨量。《能源統計報表制度》列出能源名稱共 28種 ，其中化石能源油、氣、煤共 22種 ，其余有熱力、電力 以及表列第 25行 “其它燃料”，該行燃料包括煤矸石 、生物質 能 、工業廢 料 、城市 固體垃圾 。該行“其它燃料”在報表中要求有下列邏輯審核關系：其他燃料≥煤矸石 ×采用折標系數 +生物質能 +工業廢料 +城市 固體垃圾 ，其中煤矸石折標系數為 0．1786kg標準煤 ／kg。作為燃料用途的非化石能源生物質能在 《能源統計報表制度》中列出 6種 ，各 自有對應折標系數。而生物質能作為合成氨原料替代無煙塊煤并未列入 《能源統計報表制度》，這顯然屬于生物質能的一種新用途。以上分析表明，在合成氨單位綜合能耗計算公式中，當其分子項(E)發生變動，且當合成氨輸入能量變動 因素僅為耗人 爐原料煤 由生物質炭塊替代 時，《能源統計報表制度》列出的 22種化石能源在全部填報內容中也僅發生 1項變更 ，即單位合成氨耗原料煤 (kg標準煤 h)之值將變為“零”。我國現有以塊煤為原料制合成氨的綜合能耗有關統計數據表明，原料煤耗 占合成氨綜合能耗比例在 80％ 一89％范圍【1]。因此 ，以生物質炭塊替代無煙塊煤作為合成氨原料后產生的直接效果，將使合成氨單位綜合能耗下降 80％以上。這正是國務院在《“十二五”節能減排綜合性工作方案》中所提出并期望的效果：“推進重點領域節能減排。工業節能要注重以先進生產能力淘汰落后生產能力 。”國家能源局于 2011年 10月對此進一 步作 出明確指示 ：“為體現鼓勵可再生能源及能源節約的政策 ，各地在水 電、風 電、太陽能及能源綜合利用方面的新增消費量將在節能減排 目標考核中扣除”。以生物質炭塊替代無煙塊煤的合成氨原料路線，在有效降低煤制合成氨綜合能耗 的同時 ，并能使合成氨生產成本下降 ，這對企業提高市場競爭力至關重要 。生產成本直接下降有二個 因素 ：按現有市場提供的生物質炭塊生產線流程 ，從原料收集到炭化完成直至參照依據 GB21344—2008標準切割達到人爐粒度要求 ，企業 自行制作生物質炭塊的成本約 900元 ／t。而無煙塊煤價格逐年上漲，若按 2008年白煤銷售均價 1200元 ／t比較，則僅生物質替代就使原料成本下降 25％；其次 ，生物質炭塊 比無煙塊煤更潔凈的優點在于生物質含硫量極低 ，其質量分數一般少于0．3％，低于優質無煙塊煤一級含硫標準 ，有些生物質甚至不含硫。合成氨原料采用生物質炭塊生產原料第 1期 於子方：生物質對降低煤制合成氨綜合能耗的應用價值 5氣時，其脫硫工藝可 比塊煤氣化大為簡化 。煤氣化過程 中硫不僅腐蝕設 備 、造成 污染 ，還 引起催化劑 中毒 ，導致其活性下降 ，影響使用壽命 。生物質的超低硫特性使電耗進一步 降低 ，延長設備和催化劑壽命 ，從而使生產總成本下降 。6 生物質對降低煤制氨綜合能耗 的輻射效果生物質能具有可持續再生 的碳循環特點 ，是指生物質能源在利用過程中所排放 的 CO，又可被等量生長的植物光合作用所 吸收，納入 自然界碳循環 ，從而實現 C02"零排放”。這就是氮肥原料改用生物質 能替代化石原料煤炭 ，可制造“綠色氮肥 ”的基本原理 。氮肥生產實現綠色制造 的示范效應意義重大，企業在大幅度降低綜合能耗的同時，還能將原來承擔的 CO、SO 限定排放指標額度轉化成市場資源 ，進入排 污權市場交易 ，進一 步提升氮肥企業經濟效益。我國《可再生能源發展 “十一五”規劃》的“環境 影 響分 析 ”論證得出：生物質發 電污染 物排 放少 ，對環境 的溫室氣體凈排放量為零的結論 。國務院于 2011年 1O月發布《關于加強環境保護重點工作 的意見》提 出，要推行排污許可證制度 ，開展排污權有償使用和交易試點 ，建立 國家排污權交 易 中心 ，發展排 污權交易市場 。“排污權交易 ”是指 ：“在一定 區域內，在污染物排放總量不超過允許排放量 的前提下 ，內部各污染源之間通過貨幣交換 的方式相互調劑 排污量 ，從 而達到減少排污量 、保護環境 的目的”。排污權交易向企業傳達了資源有價的信號，促使企業自覺控制和減少環境污染 ，傳統的先污染后治理方式將一去不復返 。我國排污權交易已逐步推開并正在加速 ，江、浙 、津 、鄂 、湘、晉、冀等十個省(區、市)被列為國家排污權交易試點省份 ，另有不少地 區成立排污權交易 中心 、環境能源交易所。2010年 6月 ，財政部、環保部正式批準湖南省開展排污權有償使用和交易試點 ，省政府隨后 出臺暫行辦法和實施細則 。2011年 4月 ，湖南排污權交易“首單 ”為總額 2250萬元的二氧化硫排放權交易 ；2011年 10月 ，山西省排污權交易 中心簽訂首筆二氧化硫排污權交易合 同，金額4796萬元 。但排污權作為一種特殊商品，交易過程須經環保行政主管部門審核確定 。2011年 11月 10日，國務院常務會議通過《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》，明確我國控制溫室氣體排放的總體要求和重點任務 ，正式啟動“探索建立碳排放交易市場”。為氮肥外貿出 口開辟新途徑 ，是氮肥生產實現綠色制造后具有示范效應的另一項重要意義 。2009年 10月 ，國家發改委等十部 門聯合發布抑制六大行業產能過剩重復建設有關政策。六大行業不僅包括煤化工 ，還有多晶硅 、風 電設備兩項新能源的新興產業 ，其 中 2000萬 MW太 陽能硅片 98％出 口，而從硅料變成硅 片 ，1MW 消耗約220萬度電；風 電設備產能將超過 2000萬 kW，而年裝機規模僅為產能的 50％。這表明世界金融危機對我 國經濟 沖擊影 響的嚴重程度 ，也說明新能源產業若不 占領科技制高點 同樣 面臨市場生存危機 。當今對人類社會和全球經濟影響最大的環境問題是 CO 排放 ，歐盟已將全球 2000多家航空公司納入歐盟碳排放交易體系 ，凡飛經歐盟天空都必須為排放 的溫室氣體付費。歐盟即將對任何產品按照“碳足跡”進行“碳征稅”，從產品原產地開始將碳排放量累計 ，按排放 總量進行征稅 。美國也即將對進 口產品實施碳關稅。中國以高污染為代價 的制造業將毫無競爭力 ，再次處于被動。因此，低碳產業是未來經濟發展大趨勢，搶占產業制高點是重要一環。以生物質能源替代煤炭 ，使氮肥產品具有“零排放 ”優勢 ，為氮肥外貿出口提供重要機會 。7 氮肥發展新的經濟增長點變革 中小氮肥原料路 線是突破性的知識創新 ，將成為氮肥發展新的經濟增長點。大力發展能源資源開發利用已列為我國當前最迫切的科技任務 ，積極發展可再生能源和新型 、安全 、清潔替代能源，形成可持續的能源資源體系，切實保障我國能源資源有效供給和高效利用，使我國能源資源產業具有國際競爭力。國家能源局 明確表示 ，要著力推動能源生產和利用方式的變革，立足于全面提高能源資源的開發 、轉化、運輸效果。國務院《關于進一步深化化肥流通體制改革的決定》，為本技術進入化肥市場創造 了有利條件。我國生物質資源利用潛力巨大，全國各省市、地區都有豐富生物質資源，這為實施產業化提供可持續的資源保障。在變革中小氮肥原料路線時 ，如采用生物質固化成型燃料替代燃煤生產蒸汽，則單位合成氨耗燃料煤(kg標準煤 ，t)之值也為“零”，合成氨綜合能耗將進一步降低。由此帶來的經濟、技術、社會效益不言而喻，企業可持續大幅增長是完全可預期的。據 2009年公布的合成氨生產統計數據表明 ，2007年 國內產 能已達 5700萬(下轉第44頁)氮 肥 技 術 2012年第 33卷該技術方案 的工藝流程為原料氣經初步分離其中的水分、固體雜質等后 ，進行一次壓縮 ，再進入脫硫裝置，將其中的有機硫以及無機硫都脫除干凈 ，然后再進行二次壓縮 ，壓縮后 ，再將其中的水分等分離出來 ，然后才進入 PSA裝置 ，其作用是對微量雜質進行深度脫 除以及將原 料氣 中水份進行干燥。經干燥及脫除雜質后 的原料氣再進入冷凍系統進行液化 ，將其中的有效成分 CO：液化后 ，無效成分在提純裝置 中分離 出來 ，此時即成為產品。1．4 方案 比較針對三個技術廠家提供的初步方案進行 分析 ，認 為脫硫是必須 的，且最好是在變壓吸附之前就進行 ，這樣可減少吸附劑和其它工段的催化劑的中毒 ，因此技術方案 1相對而言需要調整。在整套裝置運轉過程中，不同設備的溫差較大 ，因此需要考慮能耗 問題 ，將能量消耗控制在最低，換熱過程要充分考慮到放空尾氣、原料氣、壓縮后相對溫度較高的氣體、產品等的冷量、熱量 回收利用問題。因此技術方案 2在用能上是最合適的。工藝路線簡單，相對而言則投資省 ，但在一定程度上不能保障產品的純度 ，經對三家技術供應商進行實地考察 以及業績考察 ，發現這三家技術供應商的業績都沒有問題 ，產品質量合格 ，因此投資少 、工藝流程短 的相對更合適一些 ，技術方案 2相對更合適 。2 結論變壓吸附為常用 的 CO：回收技術 ，也是應用較廣的回收技術 ；原料氣在加工過程中 ，第一步適當去掉其 中的固體雜質以及水分后 ，第二步應當壓縮后脫硫 ，再進行變壓 吸附 ，這樣更有利于降低生產費用 ，防止降低催化劑及 吸附劑 的使用壽命；在產品質量相當的情況下 ，綜合能耗低的工藝路線應優先考慮 ；生產過程中為保障產品氣體 的純度 ，最好少采用甚至不采用含潤滑油 的動力設備 ，例如壓縮機采用無油潤滑壓縮機等。參考文獻【1]陳 進，蘭治淮．工業廢氣二氧化碳的回收利用[J】．化工科技市場，2006，29(11)：28—34．[2]葉 寧，畢亞軍．煙道氣回收 CO：的工業應用【J]，化學工程師 ,'2005，121(10)：59—61．(收稿 日期 ：2011-12—06)、緯 、 、 、 、 、 、 予 · ， · ，· ， · ；， ，· 予 ● ， ● ，● ，· ；， ，● ；， 、： ， ，· ， ● ， ● ，· ，● ， ●(上接第5頁) ，產量 5159萬 t。目前 76．5％的 技術立項方式獲得政府財政資助。具體立項選題合成氨生產以煤為原料 ，年消耗無煙煤超過 4 方向包括 ：為落實《國家中長期科學和技術發展200萬t，約占國內無煙煤總產量的22％。全國現 規劃綱要 (2006—2020年 )》，國家發改委 、科技有氮肥企業 560多家，大型合成氨裝置僅 40多 部、商務部、國家知識產權局于 2007—01—23聯合家 ，其他小型裝置能耗遠高于大型先進裝 置水 發布《當前優先發展 的高技術產業化重點領域指平。中小氮肥造氣爐技術雖不斷改進 ，但仍存在 南(2007年度)》(以下簡稱 2007年度《指南》)的氣化率、碳利用率低等缺點，工藝過程單元操作 修訂說明，所確定的當前應優先發展的九大產還是上世紀五六十年代傳統方法，與大型企業有 業 ，其中“先進環保和資源綜合利用”被列為第八較大差距。500余家氮肥企業分散在全國各地，按 大優先發展產業。依據“2007年度《指南》，本文突所在地生物質收集半徑范 圍擇點建生物質炭塊 出的實質性特點和顯著 的進步 ，具體分別涉及生產基地，規模可與該地區氮肥企業原料需求總 “2007年度《指南》”第 l18項《大氣污染控制技術量相適應，逐步統籌布點。 和沒備》的“工業排放溫室氣體的減排技術”、“碳我國“十二五”時期，能源需求呈剛性增長， 減排及碳轉化利用技術”，以及第 124項《清潔生受國內資源保障能力和環境容量制約以及全球 產工藝技術與裝備》的“產業規模大、資源能耗高性能源安全和應對氣候變化影響，資源環境約束 及環境污染較為嚴重的化工等行業的清潔生產技日趨強化。《“十二五”節能減排綜合性工作方案》 術9、61資源能源節約和替代技術9、l$零排放技術”。提出，要運用高新技術改造傳統產業，推動能源生產和利用方式變革 ，構建安全、穩定、經濟、清潔的現代能源產業體系。變革中小氮肥原料路線是一項具有開拓性的系統集成技術創新，必將受諸多國家相關政策扶植和支持，可通過申請各種參考文獻【1]於子方．《合成氨行業能耗現狀與主要節能途徑》【J]．《小氮肥》，2009(2)：1．(收稿 日期 ：2011—11—23)

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