合成氨工业节能技术
１．引进装置的节能技术措施
近年来，我国大型合成氨装置采用国际和国内的先进工艺、设备和控制技术，进行了大量技术改造，经实践证明以下技术是先进、成熟、可靠的，可供企业改造时选择使用。
烃类蒸汽转化 一段炉烟气余热回收，降低烟道气排放温度，可采用旋转蓄热式换热器或热管式换热器加热燃烧空气；采用新型催化剂，降低进料Ｈ２０／ｃ，不但降低了工艺蒸汽消耗量，而且可有效地降低一段炉蒸汽转换的热负荷；采用新型合金材质的转化炉管（如ＨＰ５０薄壁管），有利于提高转化管操作压力和温度，降低管壁厚度及长度，增加转化管催化剂装填量；改造蒸汽系统，提高高压蒸汽的过热度，可提高蒸汽的做功能力和热利用率；二段炉采用新型烧咀；借鉴节能型工艺设计思想，改变转化工艺设计或转化炉型，提高转化效率以降低能耗，降低一段转化强度，放宽其出口ＣＨ４含量，增加二段炉空气加入量以维持反应温度；用燃气轮机驱动空气压缩机，燃气轮机的高温空气送入一段炉作为补充空气，即热量的联合循环工艺，可节约燃料并提高一段炉燃烧效率。
变换 采用低水碳比高活性的催化剂，提高ｃｏ变换率，降低蒸汽消耗。降低变换阻力，如将高低变换炉由轴向床改为轴径向床。
脱碳 采用低能耗的脱碳工艺。如低热耗苯菲尔工艺（半贫液四级喷射闪蒸）、双塔再生工艺、ＭＤＥＡ工艺等。采用低热苯菲尔工艺和更换高效阶梯环演料等配套改造，使脱碳能力提高３０％以上，再生热耗降低３０％。
氨合成及合成回路 采用新型合成塔内件配以小颗粒、高活性催化剂，使合成塔及合成回路阻力下降，氨净值提高，合成反应热综合利用好。目前大型氨厂采用的塔型有卡萨利（ｃａｓａｌｅ）轴径向冷激或层间换热型、托普索Ｓ－２００径向层间换热型、Ｋｅｌｌ０ｇｇ卧式合成塔等，均取得较好效果。
弛放气回收 可采用深冷分离或膜分离技术，现多采用后者，效果很好。
机泵 采用“三元流”设计的新型高效节能型转子；采用先进的防喘振控制系统和调速系统；采用大机组状态监测和故障诊断技术；一些效率较低的小型汽轮机改用电机驱动，有利于提高机组效率和装置运行可靠性。
控制系统 控制系统改传统的模拟仪表为计算机集散控制系统（ＤＣＳ）。利用计算机丰富的硬件和软件功能，可完成工艺变量的调节、指示、设定、记录、报警、动态图表显示等操作。在对主要工艺参数优化控制、开停车智能控制、联锁先进控制系统和管控一体化的开发应用方面均有新的进展，有利于装置安全、稳定、优化运行，具有显著节能效果。
其他 工艺冷凝液回收，可采用中压蒸
汽（工艺蒸汽）汽提法或天然气饱和法；改进保温件结构及施工方法，减少过程热损失，提高热效率。如采用陶瓷纤维毡隔热层代替传统的耐火砖等。
渣迪型装置 气化炉采用新型烧嘴，如ｓｈｅｌｌ气化装置的多通道同心圆烧嘴，可将气化炉出口的有效气体成分提高４％，使氨渣油消耗降低近４０ｋｇ／ｔ；Ｔｅｘａｃｏ开发出的新烧嘴也降低了氧耗、汽耗。空分装置采用全低压分子筛流程，提高氧气收率，降低空压机功耗。液氮洗装置可采用ｓｈｅｌｌ冷箱液体泵回收ＣＯ技术，或采用林德公司设计的高压膨胀闪蒸回收技术，都可进一步降低油耗。变换采用宽温耐硫催化剂，提高ＣＯ变换率。
２．国内大中型合成氨厂节能技术
以天然气为原料的企业，可采用换热式转化炉，每吨氨耗天然气可降到７５０－８００Ｎｍ３；碎煤或粉煤加压气化，开拓原料来源，提高碳利用率９０％以上；优化常压固定层间歇气化操作，实现低耗高产，每吨氨煤耗低于１２００ｋｇ；固定层常压富氧连续气化技术，改善环境，降低成本；全低变工艺，节约蒸汽，提高装置能力；ＭＩＤ、ＭＤＥＡ、双塔再生等新脱碳工艺，降低能耗；新型填料、过滤器等，提高效率；轴径向内件和低温高活性催化剂，提高氨合成塔能力、净值；膜分离或变压吸附回收氢技术；循环流化床锅炉，提高煤炭综合利用水平。
３．小合成氨节能技术
推广低温变换工艺技术，淘汰中变或中串低技术，该技术分全低变和中低变两种，可根据企业的不同情况选用，该技术实施后，变换系统蒸汽消耗可降至３００ｋｇ以下；采用聚乙二醇二甲醚（ＮＨＤ）或改良的碳酸丙烯酯脱碳技术；铁－碱溶液催化法气体脱硫技术（ＤＤｓ），科灵精脱硫新工艺；普遍推广优化的合成氨蒸汽自给技术，上、下行煤气余热集中回收器、Ｄ型风机、重风燃烧炉的开发应用，提高了第一热力网络的技术水平；提温型一进一出合成塔及一塔一泵变换工艺的成功，更加优化第二热力网络的工艺；尿素合成双塔并联工艺；推广小尿素“６改１０”、“４改１０”技术，可使４万ｔ／ａ尿素装置能力达３２０ｔ／ｄ（单尿塔）和４００ｔ／ｄ（双尿塔），尿素耗氨降到５８０ｋｇ／ｔ以下，耗蒸汽降到１０００－１２００ｋｇ／ｔ；推广造气炉改造技术，将原２２６０炉改造到２６１０，采用自动加煤、新型炉蓖、炉条机无级调速和Ｄ型风机等；推广垂直筛板塔技术；改造饱和热水塔，碳化回清塔；推广新型氨合成塔内件，推荐ⅢＪ－９９型、ＪＲ型、ＮＣ型，提高氨净值，降低合成压力；推广流化床燃渣锅炉，燃用低热值造气炉渣，每吨氨的造气炉渣可副产蒸汽１０００ｋｇ；合成氨－尿素蒸汽自给技术；全循环尿素装置的高压圈汽提法技术；实现造气吹风气回收系统；变换系统、氨合成系统的计算机优化控制；优化氦合成系统压力，实现低压合成，大幅度降低产品电耗；推广计算机集散控制系统，实现装置的稳产安全生产。
烧碱产品
①采用扩张阳极、改性隔膜技术，推广节能型隔膜电解槽；②采用大型可控硅整流机组，提高整流效率；③提高盐水质量，实现烧碱生产过程优化及自动控制。离子膜法的生产工艺中，设计有二次盐水精制工序，盐水质量有所保证。但在隔膜法烧碱生产中，普遍存在着提高盐水质量的问题，应在进行隔膜法烧碱电解技术改造的同时，把盐水中的钙、镁杂质从１０ｐｐｍ（１ｐｐｍ＝１０－６降低到５ｐｐｍ以下，不溶物低于３ｐｐｍ，采用酸性盐水等工艺，实现烧碱生产微机控制、优化生产过程，进一步降低电耗；④推广三效顺流部分强制循环蒸发工艺，改造蒸发装置，降低汽耗，采用大型氯气透平机组，取代输送氯气的纳氏泵，节电效果显著；⑤离子膜法烧碱是发展烧碱生产、淘汰石墨阳极隔膜碱的首选技术，其先进性得到世界公认，是一项烧碱节能的有效措施。
纯碱
大力推广已被确认为成熟、有效果的２２条节能降耗技术措施，共分以下几类：
①热电联产，蒸汽多级利用技术；②局部工艺的改进技术：真空滤碱机洗水添加剂技术、氨碱法工厂真空蒸馏技术、氨碱法工厂干法加灰技术、合成氨变换气直接制碱（联碱）技术、联碱外冷器液氨致冷及满液位技术、氨碱蒸馏废液闪发回收蒸汽技术、联碱厂合氨水回收利用技术、逆料取出技术和重碱二次过滤技术等；③采用高效、节能设备，自然循环外冷碳化塔（联碱）、新型自身返碱蒸汽燃烧炉、内冷式吸收塔、回转式凉碱炉、新型换热设备；如波纹管换热器、板式换热器、集干燥、冷却、分级为一体的重质碱新型沸腾床；④采用自动化检测及控制手段，进一步优化工艺条件，缩小母液循环当量，达到节约能源的目的。
电石生产
我国１万ｋｖＡ以上大中型电石炉约占总生产能力的１／３，还有相当数量的小型炉和开放炉。电石炉型大致可分为密闭炉、半密闭炉、开放炉，不同炉型的技术装备水平差距甚大。
１．推广先进水平的技术装备
推广应用先进技术设备，如电石炉密闭化和炉盖设计、电石炉结构参数和电气参数选择、把持器组件设计、炉气或其他热能回收系统、粉炭和粉灰利用系统、电石出炉机械化、自动控制系统、节能变压器及电气系统节能设计以及健全的环境保护、劳动安全、工业卫生设施等。
２．炉气清净技术和利用途径
电石炉炉气利用是重要课题，既可回收能源，又减少对大气污染。国外利用途径是除尘后清净炉气作气烧石灰窑燃料，国内尚未得到充分利用。国内、外均有２种提取清净炉气的方法：湿法和干法。湿法投资少，但有污水二次污染；干法投资高，但不存在二次污染问题。
我国引进日本钻石公司和挪威埃肯公司的干法除尘技术，实践证明都不可靠，而引进的湿法除尘技术虽有缺点，但尚可以连续运行。我国独创的密闭电石炉气直接燃烧法锅炉系统和半密闭炉烟气废热锅炉系统均属于干法，换热与除尘同时进行，实际生产中取得了一定的节能效果，尾气含尘也能够达到地区排放标准。国内开发的干法技术仅适用于需要蒸汽的工厂，对于商品电石企业，应研究改进我国湿法技术，对实现洗涤水闭路循环工艺进行攻关，不仅能大量节水，还可把二次污染减少到最低限度。
３．大中型电石炉技术改造方向
密闭炉具有进行劳动安全与工业卫生保证的基础条件，半密闭炉在除尘方面优于开放炉。技术改造方向是密闭化，密闭炉可以采用空心电极系统，回收利用粉料，完全回收炉气热能。
大中型电石炉宜采用微机控制；机械化自动上料和配料密闭系统，与微机联锁，既提高工效、减少粉尘飞扬，又能保证配比准确；节能型变压器和其他节约电能的系统设计。
我国电石炉技术装备中，尚无经济有效的机械化出炉设备，既不利于电石顺畅出炉和节能，又难避免出炉环节事故。２０世纪８０年代从挪威埃肯公司引进的４．５万ｔ／ａ全密闭电石炉，采用三台单相节能变压器对称布置，尽量缩短短网，引进微机控制系统和空心电极系统，实现连续、密闭自动配料、放料，引进炉气干法净化除尘系统。
４．重点推广的节能技术装备和设计
①废热锅炉
我国是电石生产大国，２０世纪８０年代曾达到４００多个电石企业，５００多台电石炉，在生产实践中各种炉型都产生了很多实用技术和生产诀窍，炉气直接燃烧法锅炉、烟气废热锅炉都是热能回收系统成功设计的范例。在需要蒸汽的工厂推广密闭炉炉气直接燃烧法，每吨电石副产１．３－１．５ｔ蒸汽；半密闭炉烟气废热锅炉可实现每吨电石副产０．８－１．０ｔ蒸汽。
大中型商品电石企业设计两用（煤和电石炉气）锅炉自行发电的方案正在实施，以炉气为补充气源的两用锅炉方案可行，商品电石企业将电石炉气用于自发电，如获成功可以减少电网电使用量。
②空心电极
我国已引进多套空心电极生产技术，包括德国、日本和挪威的技术。空心电极中可加入总配比８％－１５％的粉炭和粉灰，达到全系统节能、省料的目的。
③微机控制
推广微机控制，有利于实现稳定、高效生产，国内开发的微机控制软件和硬件经过生产实践考验行之有效。
④其他
除工艺设计节能外，电气系统节能亦十分重要，包括采用节能型变压器、短网的优化设计等。
黄磷产品
发展产能在７０００ｔ／ａ以上的大电炉；规模在３万ｔ／ａ以上的电炉，电耗指标应在１４０００ｋｗ·ｈ／ｔ以下；淘汰产能２０００ｔ／ａ以下的小电炉；采用精料政策，提高磷矿入炉品，降低电耗；生产操作采用微机控制，提高自动化水平，可实现节能降耗。
（中国化工信息）