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合成氨生产中的废气的回收利用摘要：合成氨生产中会产生很多的气体元素，由于生产企业自身技术以及相应经济条件的限制，对于合成氨中产生的气体利用效率很低，大部分气体都作为废气排放到大气中，造成很大的资源浪费。
随着我国科学发展观的进一步落实，合成氨生产中的废气利用问题日益受到人们的广泛关注，合成氨过程中产生的废气回收利用技术也得到进一步提高。
本文主要通过对合成气体中的回收利用技术进行简要分析，针对性的提出改进措施，为日后的合成氨废气利用提出参考性意见。
关键词：合成氨废气甲醇氨气一、合成氨气体中的一氧化碳回收利用方案一氧化碳是合成氨生产过程中，产生的比较多的一种气体，如果对该气体不进行有效的回收利用，不仅会影响合成氨整个生产环境的安全性与稳定性，如果排放到大气中还会造成大气污染，违背我国落实科学发展观的要求，因此必须对合成氨气体中产生的一氧化碳进行有效的利用回收。
甲醇是化工生产中比较常见的重要原料，比如在化肥厂的生产设备中加入合成氨的生产设备，也就是所谓的联醇生产，联醇生产工艺能够同时进行氨气以及甲醇的合成，能够有效的降低生产成本，是比较有效的一氧化碳回收利用方式。
联醇方法就是充分利用合成氨过程中产生的一氧化碳废气来生产甲醇，虽然一氧化碳的回收利用对于氨的产量没有明显的作用，但是通过变相的利用却能够为企业带来可观的经济效益。
从化学角度分析，一氧化碳生产甲醇的主要反应就是通过一氧化碳与氢气发生化学反应生成甲醇。
并且根据其他相关反应来看，利用一氧化碳生产甲醇的反应，还可以进一步提高氨的生产效率。
根据相关数据表明，没生产一吨的合成氨需要气体转换大约四千立方米，如果企业每年生产六万吨合成氨，利用联醇方法进行生产就能够生产甲醇六千多吨，合成氨四万五千吨，直接经济创收达五百余万元。
利用联醇方法来生产甲醇，势必要增加电机来辅助运转，就这会造成整个生产过程对电能消耗量增多，但是合成氨利用压缩气体设备量将会减少，合成循环机压缩气体量也将随着减少，这就节省了相应的压缩功能，从而与甲醇生产所多消耗的电能相抵消，所以实际上联醇方法也不会造成多余电能的消耗，因此从整体上来说，利用联醇方法生产甲醇，能够对合成氨过程中产生的主要废气，也就是一氧化碳能够充分的回收利用，这既节约了资源又提高了经济效益。
合成氨生产中的废气利用与节能效益发布时间：2023-02-24T03:45:56.867Z 来源：《工程管理前沿》2022年第19期作者：盛毅[导读] 当前，我国经济粗放式发展与日益紧缺能源之间的矛盾越来越突出，盛毅江苏晋控装备新恒盛化工有限公司江苏省徐州市 221400摘要：当前，我国经济粗放式发展与日益紧缺能源之间的矛盾越来越突出，随之人们对居住的环境以及生活质量的要求也越来越高。
合成氨生产过程中会产生大量的气体元素，很多有价值的气体并没有得到充分利用就被当做废气处理，不仅仅造成环境污染，还造成了能源资源的浪费，通过合成氨生产中的废气利用，降低系统发电耗水，合理利用合成氨生产中的这些可利用气体。
合成氨生产中的废气利用及节能效益是当前学者研究的重要内容，采用节能高效的方法和生产工艺来节约成本，以此提高资源的有效利用，减少对环境的污染，提高对企业的可持续绿色发展。
关键词：合成氨；废气1 合成氨生产中废气利用的必要性1.1 合成氨生产工艺的改进需求在合成氨企业进行合成氨生产的过程中，不同的生产企业采用的生产工艺、生产原材料以及各种生产设备不尽相同。
但是从合成氨生产的本质来说，归根结底是一致的，并且具有普遍一致的特点。
首先，合成氨生产具有系统性、连续性。
在合成氨的生产过程中，主要通过脱硫、转化、净化等工序，后续再进入合成系统，开始合成氨的合成反应。
在完成合成反应之后，原料废气还需要经过多次循环，实现废气的再利用。
在合成氨生产的过程中，一旦某个环节出现问题，则会对合成氨生产的效率造成影响，并且引起资源的严重浪费。
因此，在合成氨生产的过程中，需要基于系统性及连续性的特点，从而实现废气利用。
其次，合成氨生产具有复杂性、规范性。
在合成氨的生产过程中，其所涉及的程序较多，并且在不同的程序中相应的处理要求也较高。
在这种情况下，相关工作人员需要根据不同的工序要求，对使用原材料、催化剂等情况进行合理分配控制。
比如，在原材料消耗较大的制作工艺中，实现工序针对性的改进可以最大程度的节约能耗。
我公司造气节能技改总结作者/来源：陆萍，孟庆顺（江苏恒盛化肥有限公司，新沂 221400) 日期：2007-12-251 造气系统的改造江苏恒盛化肥有限公司造气系统共有固定床造气炉21台，2005年已改造8台，2007年6月淘汰了其余13台造气炉。
1.1 主要设备（1）造气炉：选用φ2800 mm造气炉，炉体为夹套式，炉条机械传动排渣。
（2）洗涤塔：φ5800 mm，总高23610 mm，内装瓷环填料，分两段装填，每段高4500 mm。
（3）空气鼓风机：选用C600-1.30型高压高效率鼓风机，风量36000 m3／h，风压30 kPa，电机功率440 kW，电压6 kV。
（4）采用热管废热式锅炉（φ2600 mm，H＝ 15100 mm）回收水煤气显热，副产0.3 MPa的低压蒸汽。
（5）水帘除尘器：φ1200 mm／φ2400 mm，H＝35552 mm。
（6）旋风除尘器：φ1800 mm，H＝9250 mm。
1.2 节能方面改造（1）扩大炉膛直径：均改为φ2800 mm。
在改造中，各炉上行出口管放大至DN700 mm，并延伸至三楼楼板顶面，增加了有效空间，有利于高炭层操作和降低制气阻力，单炉发气量大大提高。
（2）炉底的选型：造气炉炉膛扩径后，炉内加煤量增加，使炉底运行阻力变大。
为保证运行正常，炉底运行机构改为滚动底盘，传动的摩擦系数较小，减轻炉条机的运行负荷，炉底连续运行周期延长近1倍，为造气的稳产、高产创造有利条件。
（3）采用新型炉箅：把所有炉箅改为六边形炉箅。
该炉箅具有布风均匀、通风面积大，排、破渣能力更强（排出的灰渣均在150 mm以下）、燃烧完全（残碳量下降了5％）等优点。
（4）吹风系统的改造：造气炉的最佳工况是在短时间内使炉温提高，蓄存足够的热量，供制气用。
这就要求单位时间内风机必须具备高风速、大风量的性能，故把所有风机改为C600-1.30型风机，同时也实现了1台风机供4台造气炉生产。
煤的固定层气化合成氨工艺摘要：本文通过以煤为原料生产合成氨工艺流程的总结，重点探讨造气工艺流程，以及造气工艺条件的选择及依据。
了解如何在合成氨工艺中得到最高的效益，达到节能减排的目的。
关键词：合成氨，煤，造气煤气是一种可燃性气体，其主要成分有CO、H2、N2、CO2等。
由煤和空气作用可制得空气煤气，由煤与空气和蒸汽作用制得混合煤气，混合煤气热值高于前者。
煤气的产生方式有很多种，如焦炉煤气、发生炉煤气、水煤气、油煤气、高炉煤气、裂化煤气等很多种。
发生炉煤气的产生方法是将煤在发生炉中燃烧后，将炉底的空气加以限制，使煤不能完全燃烧，产生大量的CO，使炉中排出的气体主要是N2、CO2和CO。
水煤气的制造方法是将煤在炉中点燃后，在炉底吹入充足空气，使煤炽热燃烧，然后停掉风机，依次从炉底和炉顶喷入水蒸气，与炽热的煤反应后产生大量的H2和CO，再与空气中的氮气和剩余的水蒸气混合，就形成了水煤气。
焦炉煤气的产生方法是原煤经过粉碎，洗煤后，按不同的煤种比例混合装入焦炉内，隔绝空气进行加热，高温使煤进行分解，产生煤气和煤焦油。
中小合成氨厂多采用固体燃料气化法制造原料气，即采用氧或者含氧气化剂对固体燃料如焦炭、块煤或型煤等进行热加工，使其转化为可燃性气体的过程。
合成氨生产中将这一过程简称为“造气”，气化所得到的可燃性气体称为煤气，进行气化反应的设备称为煤气发生炉，简称“造气炉”。
煤气的成分取决于燃料和气化剂的种类及气化条件。
对同一种固体燃料，采用不同的气化剂，可制造出不同组成的煤气；即使采用相同的气化剂，在不同的气化条件下所得到的煤气组成也不相同。
1.1 煤气化工艺分类[1]煤炭气化技术已有悠久历史，尤其自20世纪70年代石油危机的出现，世界各国广泛开展了煤炭气化技术的研究。
目前正在应用和开发的煤气发生炉有很多类型。
所有这些气化炉都有一个共同的特征，煤在气化发生炉中，高温条件下与气化剂反应，使固体燃料转化成气体燃料，只剩下含灰的残渣。
合成氨用气化型煤
佚名
【期刊名称】《全国煤气化技术通讯》
【年(卷),期】2002(000)002
【摘要】合成氨在化肥工业中具有相当重要地位，因为以合成氨为基础，可生产多种肥料，如氨铵、碳铵、硫铵、硝铵、磷酸氢铵和尿素等。
氢气与氮气按一定比例混合后，经合成工序可生产合成氨，氢气与氮气可由半水煤气来提供。
半水煤气亦称为合成氨的原料气，可以用煤炭、焦炭或重油经过气化过程而产生。
我国煤炭资源十分丰富，以煤炭经过气化来制取合成氨原料气是一条传统的重要途径。
我国现有数百家中小合成氨生产厂，绝大部分用块煤气化生产合成氨原料气。
【总页数】4页(P32-35)
【正文语种】中文
【中图分类】TQ536.1
【相关文献】
1.温和气化炉制合成氨原料煤应用总结 [J], 刘文珍;边定华;卫宪宏
2.利用Shell粉煤气化技术实现合成氨原料"油改煤" [J], 彭爱华;姜涛
3.温和气化炉制合成氨原料煤应用总结 [J], 刘文珍;边定华;卫宪宏
4.清洁型固定层间歇煤气化与新型煤气化合成氨生产技术大气污染物排放水平比较[J], 曹占高;魏金风;王亚楠
5.活性污泥作为气化用型煤粘结剂的研究Ⅱ.污泥型煤的气化特性与二次污染的考察 [J], 唐黎华;朱子彬;赵庆祥;郑志胜;张成芳;马鲁铭
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2011年第3期甘肃石油和化工2011年9月SAGC型煤在我公司合成氨造气的运用
田玉虎
（甘肃金昌化学工业集团有限公司，甘肃金昌737000）
摘要：合成氨工业进入新世纪，由于行业发展迅速，原料市场对行业的制约越来越大，原料成
本越来越高而且不受控；同时，单从制气设备及工艺上挖掘的潜力越来越小。
为达到节能降
耗的目的，在优质块煤资源越来越紧张、致使价格飞涨的情况下，各合成氨生产厂均在探索
原料路线的调整，选择廉价沫煤制型煤生产合成氨，已成为以固定床造气生产合成氨厂家求
得生存发展的途径。
开发并应用一种新型高效且适合本企业实际的型煤黏结剂是合成氨型
煤生产亟待解决的问题。
关键词：合成氨；型煤黏结剂；成型工艺
1前言
我公司是一家从5000t小合成氨发展起来的大型化工企业，历经47年的发展，如今合成氨年生产能力达18万t，公司产品年综合生产能力已达200万t以上，已成为中国化肥百强企业，甘肃省化肥生产企业第一强。
在近几年的发展过程中，企业不断摸索适合自己企业发展的路子，在原料结构方面不断地摸索，寻求生存和发展的空间。
2004年开始尝试建设腐植酸煤棒进行煤棒制气，且煤棒生产能力由2005年的2万t/a，逐渐扩产到2008年的10万t/a，较大幅度地调整了原料的结构，合成氨成本降幅达11%（型煤成本仅为块煤的60%），也为原料的采购争取了主动。
特别是为度过2008～2009年的经济危机做出了贡献。
但是，由于我公司地处西部，冬季气温较低，常常影响腐植酸的提取和煤的沤制，致使煤棒质量差，消耗上升，造气炉能力下降，故此开发并应用一种新型高效的型煤黏结剂是我公司合成氨型煤生产亟待解决的问题。
2开发SAGC型煤的意义
煤炭是我国的主要化石能源，以煤为原料生产合成氨、甲醇等产品的煤化工产业已占化学工业总产量的约50%［1］。
合成氨中水煤气炉造气的理想原料是无烟块煤，据查2007年国内合成氨产能已达5700万t，产量达5159万t，年消耗无烟煤已超过4200万t，占全国无烟煤总产量的22%。
随着工业化体系逐步扩大，煤气化使用的比例也在逐步增加，加上我国能源又是以原煤为主，煤炭消耗要占到能源总量消耗比的70%，从而导致煤炭的需求量越来越大，另外，由于煤炭开采机械化程度的提高，使得无烟粉煤占无烟煤产量的60%，无烟块煤产率有所下降，以上诸多因素造成了目前无烟块煤供不应求，价格一路攀升。
像金化集团这样年产18万t生产能力的合成氨厂，以生产1.0t合成氨需用1.5t优质块煤计算，一年所消耗的优质块煤就达27万t，在优质块煤资源越来越紧张，致使价格飞涨的情况下，合成氨成本倚高导致公司相关产品成本上升缺乏市场竞争力，必须另辟蹊径。
值得关注的是，无烟粉煤价格低廉，虽然无法直接用于合成氨造气，但是只要经过加工生产出合成氨造气用型煤，就可以部分取代制取半水煤气要求采用的优质块煤，从而降低合成氨成本，节
收稿日期：2011-03-08
作者简介：田玉虎（1968-），男，甘肃武威人，工程师，主要从事化工技术管理工作。
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2011年第3期
田玉虎：SAGC型煤在我公司合成氨造气的运用生产工艺约优质块煤资源。
早在20世纪60年代，广州氮肥厂就应用纸浆黏土型煤代替了无烟块煤。
利用价格较低的无烟粉煤生产造气用型煤已成为一种必然趋势，这对于节能降耗、降低生产成本和减轻环境污染都具有重要意义。
我公司在“节能降耗、减排增效”的方针指导下，紧紧依托当地丰富的无烟沫煤资源优势，积极开展技术攻关，于2007年自行设计、安装了一套集洗选为一体的10万t/a规模的腐植酸型煤生产装置，较大幅度地调整了原料的结构，合成氨成本降幅达12%，取得了公司合成氨生产成本历史性的突破。
与此同时，在型煤制造过程中也遇到了一些技术难题。
型煤制造技术中，选用的型煤黏结剂是决定型煤品种及其质量的关键。
优良的黏结剂不仅可提高型煤性能，而且还可简化成型工艺。
3目前我国合成氨造气型煤主要的成型技术
3.1纸浆型煤和纸浆—黏土型煤
用纸浆废液作黏结剂，其用量一般为：酸性纸浆废液为粉煤质量的4%～7%，碱性纸浆为8%～10%，压出的型煤经干燥后，冷强度可达80kg/个以上。
但由于这种黏结剂的有机质在高温时会分解燃烧，因此其强度只有（5～8）kg/个，为了克服这个缺点，添加7%～10%的黏土，形成复合黏结剂，就会大大提高型煤的热强度和热稳定性。
缺点是型煤灰分所占比例较原料煤高，不防水、活性差、气化不完全。
3.2石灰碳酸化型煤
以石灰作为黏结剂，主要是利用其中的CaO,CaO经过消化成为Ca（OH）2，和粉煤混合制成生型球，经碳酸化处理后，Ca（OH）2转化成坚硬的CaCO3，成为型煤骨架，从而使型煤具有一定的机械强度。
其缺点是：①石灰剂量占20%～30%，增加了灰分而降低了发热量；②生产工艺复杂，需解决CO2气源；③石灰量过大，灰熔点降低，易结渣。
3.3腐植酸型煤
腐植酸盐黏结剂是一种水溶性胶体的黏结剂，对煤有较好的亲和力，能很好地湿润煤的表面。
成型时在外压力的作用下，黏结剂能将煤粒很好地黏结在一起，干燥时，随着水分的蒸发，腐植酸盐溶液不断浓缩成胶体，最后收缩固化，使型煤具有较高的机械强度。
其主要缺点是腐植酸盐提取需要较高温度，加入腐植酸盐后的煤沤制温度不宜太低，沤制时间长（48h以上），生产的型煤具有亲水性、易吸潮，不防水。
4SAGC型煤黏结剂的合成技术
高分子黏结剂是合成氨型煤黏结剂的发展方向。
我公司与中南大学合作，成立了型煤高分子黏结剂开发课题组，通过系统研究天然高分子有机化合物和人工合成高分子化合物的结构与黏结性能的关系发现，淀粉和变性淀粉类黏结剂均具有用量大、型煤耐热性和抗水性较差的不足；聚丙烯酸黏结剂性能优良但成本太高。
经过课题组反复研究论证，开发成功了一种新型的淀粉—丙烯酸接枝共聚物（SAGC）型煤黏结剂，兼具淀粉类黏结剂的低廉价格和人工合成类黏结剂的优良性能，该项目还被列为2010年甘肃省科技支撑计划项目。
制备淀粉接枝共聚物反应是自由基型接枝共聚反应。
是利用引发剂（偶氮类、过氧类或氧化还原类）使得淀粉分子上的H被夺走而产生自由基，再引发单体，成为淀粉—单体自由基，然后继续与单体进行链增长聚合，最后发生链终止。
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甘肃石油和化工2011年第3期
SAGC 黏结剂的接枝共聚反应式如下：
图1淀粉与丙烯酸接枝反应式
通过系统研究反应过程中水与玉米淀粉的配比、玉米淀粉与丙烯酸的比例、引发剂的品种与用量、反应温度等条件对合成反应的影响，开发出了SAGC 新型型煤黏结剂合成工艺。
5制备型煤的工艺技术
使用SAGC 新型黏结剂后，通过配料、混捏、压团等型煤制作步骤，将粉煤制备成湿球，进一步经过干燥和冷却等步骤制备成干球型煤。
SAGC 型煤黏结剂是一种淀粉类高分子黏结剂，具有价格低廉、经济实惠的特点。
结构上，它又具有人工合成类黏结剂的有效官能团，因此具有优良的防水性能。
具体验收考核指标［2］：①冷机械强度（球）高于或等于6.0MPa ；②热机械强度（球）高于或等于2.5MPa ；③热稳定性强于或等于98%；④防水性能可长期防水。
经科技查新：目前在国内采用SAGC 型新黏结剂技术生产合成氨造气型煤属于首创，具有较高的科技含量。
6使用情况
型煤作为气化原料，当造气炉中炭层下移时，型煤中的水分逐渐蒸发而形成多孔结构，增强了气化反应表面积，提高了煤棒的化学活性，有利于碳的利用率，并使灰渣变得疏松［2］，尤其是SAGC 型煤黏结剂制作的型煤性能最佳。
我公司自2010年8月至2011年4月，通过应用新型SAGC 型煤黏结剂进行试生产的九个月时间表明：型煤质量有了较大提高，造气炉带出物明显减少，合成氨煤耗有了大幅下降，吨氨原料煤成本由原来的1200元/t 下降到现在的980元/t ，降幅达11%。
在试生产过程中，找到了型煤生产的最佳工艺条件，各项指标较以前有了很大的提高，不仅解决了腐植酸煤棒生产中存在的问题，也提高了型煤的性能，尤其是机械强度，而且还简化了型煤成型工艺，缩短了生产周期。
7结束语
我公司与中南大学合作开发的SAGC 型新黏结剂，应用于我公司型煤生产装置，并对现有型煤工艺进行优化改造，型煤质量有了较大突破，型煤产量有了较大幅度的提高，各项主要技术指标均达到设计指标。
参考文献：
［1］
北京华经天众经济咨询中心.2007年中国煤化工产业发展形势调研报告.［2］许东贤.型煤生产新技术新工艺与创新配方设计与型煤质量指标检测方法标准应用手册.北京：中国科技出版
社，2006.
［3］陆军.型煤气化工艺在合成氨厂的运用.化肥设计，2008，（1）：51～54.
生产工艺O H H OH CH 2OH
OH OH O H H
CH 2==CH —COOH 聚合CH 2OH O H H O C CHOH
O H H O ——
—CH 2—CH —CH 2—CH —CH 2
—HOOC —HOOC —COOH
n 32。
