合成氨生产安全管理及环境保护措施

合成氨生产安全管理及环境保护措施

郑欣

中盐安徽红四方股份有限公司 安徽省合肥市 230000

摘要：合成气制混合醇技术是非石油路线合成液体燃料、油品添加剂及大宗化学品的重要途径。混合醇具有防爆、抗震、辛烷值高、燃烧充分、与汽油混溶等特性，有望成为一种优良的汽油添加剂或车用燃料。此外，混合醇经分离可得到乙、丙、丁、戊醇等高级化工醇，具有较高的经济价值。近年来，随着对环保油品燃料和高值化学品的关注度日渐升高，该技术的开发已成为业界热点。因此，开展合成气制混合醇关键技术的研究，对于提高煤化工产品品味、实现煤炭资源洁净利用、降低醇类化学品的石油依存度等方面具有重要的现实和战略意义。

关键词：合成氨；生产安全管理；环境保护

引言

近年来，通过金属或金属氧化物与分子筛耦合构建的接力催化剂在催化合成气转化领域的研究备受关注，合成气通过金属氧化物－分子筛（ＯＸ－ＺＥＯ）接力催化剂体系制备高附加值化学品在Ｃ１催化转化领域得到了快速发展。相对于传统费－托合成（ＦＴＳ）催化剂，接力催化剂表现出优异的产物选择性，产物分布不再局限于ＡＳＦ分布。通过合理设计接力催化剂的组成，可实现合成气一步、高选择性制备烃类化合物及高附加值化学品。在接力催化剂体系中，金属氧化物与分子筛各司其职，金属氧化物活化ＣＯ及解离Ｈ２，生成中间体，中间体进一步转移至分子筛进行Ｃ－Ｃ偶联反应，生成目标产物（图１）。这就提供了一种思路，即分别对金属氧化物、分子筛进行调控，以实现对ＣＯ转化率、产物选择性的精确调控。作者主要介绍接力催化剂在合成气直接转化制低碳烯烃、芳烃、Ｃ２＋含氧化合物、液体燃料、丙烷、异构烷烃等方面的研究进展。

1技术概述

在社会经济水平持续提升的背景之下，我国的科学技术得到了全面发展，对于农产品也提出了更高的要求，通过合成氨技术可以让农业生产质量得到充分保障。我国是世界上最大的农业国，随着农业企业的不断发展，水污染问题也十分严峻，甚至危害了人体的健康和智力发展，对生态自然平衡造成了极大程度的破坏。现阶段，我国每年合成氨的产量及用量都非常丰富，为此需要社会各界人士提高对于合成氨生产的关注，通过技术优化的形式达成节能减耗的最终目标。在我国合成氨工业发展进程中，有超70%以上的材料都是由合成氨构成的。社会经济水平的持续发展为合成氨技术提供了更大的应用空间，将合成氨催化技术应用于农业生产之中，可以有效应对我国人口增长和粮食短缺的矛盾问题，由此可见，合成氨催化技术表现出十分重要的理论价值，且具有一定的综合性。当前阶段，在高温环境中，我国的合成氨工业催化效率已经可以达到一个稳定的平衡状态，且防水性能消耗在整个生产过程中仅仅占据了1/10，让催化效率得以维持在一个良好的浓度范围内。

2合成气制混合醇发展现状

作为合成气化学一重要研究领域，合成气制混合醇是指在催化剂作用下，将合成气转化为C1~C6的醇类，且以乙醇为主，于上世纪20年代就进行了研究和开发，制约合成气制混合醇技术进一步发展的瓶颈在于：1）高效、高稳定性工业催化剂的多尺度结构设计及反应性能调控；2）非贵金属催化剂规模化制备及工艺集成示范技术；3）合成气制混合醇工业过程的反应和分离过程强化及耦合。目前，已开发出4条具有代表性的合成气制混合醇工艺路线：意大利Snam公司的MAS工艺、德国Lurgi公司的Octamix工艺、法国石油研究所的Idemitsu工艺以及美国Dow化学公司的Sygmol工艺。但是这些工艺路线存在明显缺陷，在MAS、Octamix工艺中，分别采用Zn-Cr、Cu-Zn等改性甲醇合成催化剂，产物多以甲醇为主；由于Cu的引入，导致Idemitsu工艺中所用Cu-Co催化剂易烧结失活，同时，Co的流失也会造成Cu-Co催化剂性能的下降；Sygmol路线中采用Mo2S催化剂，虽然具有C2+醇选择性高、耐硫、抗积炭、使用寿命长等特点，但是硫的引入容易造成设备的腐蚀，同时产物含硫，目前仍处于中试阶段。

3合成氨生产安全管理及环境保护措施

3.1提高燃气透平的乏气温度

燃气透平的乏气送到一段炉当燃烧空气，最近这几年燃气透平的燃气透平压气机入口导叶阀(IGV)一直保持最大开度(85%)，也就是说燃气透平排出的乏气温度一直维持在最低温度，原因在于燃气透平效率下降较多。经过2017年8月大修离线清洗和对燃气透平的叶片和喷嘴进行重点清洗后，运行环境有了很大改善，在满足生产负荷的情况下可以逐渐将IGV关小，最小到65%(允许最小开度为56%)，一段炉出来的乏气温度可以涨到468℃。IGV开度受天然气组分、燃气透平负荷、乏气温度的影响，虽然没有准确的一一对应关系，但存在明显反比关系。没有采取措施之前IGV开度一直为84%，现在控制在68%～72%，一段炉乏气温度上涨，一段炉燃气消耗明显下降。

3.2使用“多联产”原料结构

在全球原油供应严重短缺的宏观大环境下，为了切实提升合成氨工艺的经济性，在最大程度上保障合成氨的竞争力，需要针对合成氨的原材料结构予以积极优化，以免因原油资源匮乏而对合成氨的生产制造质量造成限制，采取“多联产”结构的形式，推动相关工艺流程的发展。

3.3超级吸氨器优化利用

原超级吸氨器的工作原理为，利用循环(冷却)水与液氨换热，将液氨汽化，汽化形成的气氨进喷淋吸收段;界外送入的软水，经分布器，软水与气氨逆流接触反应，制备氨水，反应过程中产生的热量由循环水带走。通过对超级吸氨器工作原理的研究，并与设备厂家沟通，我们决定将冰机进口低压气氨引一部分入超级吸氨器，利用分布器将气氨及水均匀分布吸收，制成一定浓度的氨水，再将高温氨水与循环水换热，完成初步降温，之后氨水与液氨进行热交换，液氨汽化所需热量由氨水提供，即在超级吸氨器内同时完成氨水降温与液氨汽化的过程，如此一来，既能降低冰机进口气氨总量，又能减少循环水用量，达到节能降耗的目的。

3.4积极促进合成氨工艺的可持续发展

通常情况下，钌催化剂之中的原料成分较为稀缺，是一种稀缺金属。由于受到化学平衡条件的影响，可能对催化剂工艺技术水平的发展造成不同程度的限制。为了让催化剂工艺技术水平得到充分提升，实现良好的节能效果，让氨工艺流程实现可持续发展，需要我们积极展开对合成氨装置的优化改造，通过持续的探索，在最大程度上减少工艺流程之后所产生的废物和副产物，推动合成氨技术的良性发展，早日达成“零排放”的终极制造目标。

结束语

总而言之，合成氨技术对于我国工业制造生产而言十分关键。为了在最大程度上保障原料加工效果，需要展开对于催化剂技术的积极探索，不断丰富和拓展催化剂的种类，针对催化剂的技术参数等一系列指标予以优化。并以此为前提，提升氨工艺的自动化和集成化程度。此外，针对生产装置及生产原料实施针对性优化，可以让我国氨工艺得到稳定持久发展。通过原料结构的转化，让氨工业生产的稳定性和质量得到充分提升，在最大程度上提升我国合成氨的节能降耗生产水平，以更好适应合成氨工业的发展。

参考文献

[1]张立明.合成氨行业绿色制造评价体系研究[J].信息技术与标准化,2019(07):49-51+57.

[2]李维芳.我国合成氨工业节能减排技术进展[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(13):189-190.

[3]诸兵.合成氨生产系统节能技术措施[J].化工设计通讯,2019,45(04):15.

[4]陈立新.浅析合成氨装置钢结构焊接质量的管理[J].氮肥技术,2019,40(02):48-50.

[5]张寒修.工业合成氨中低温液氮洗工艺分析及优化[D].青岛科技大学,2019.