百年合成氨變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)歷史性新突破

在合成氨工業(yè)百年誕辰之際，中國氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)為有效推廣節(jié)能減排創(chuàng)新技術(shù)，加快氮肥、甲醇生產(chǎn)技術(shù)的升級(jí)，于8月6-7日在山西陽煤豐喜臨猗召開了等溫變換技術(shù)應(yīng)用交流現(xiàn)場(chǎng)會(huì)。中國氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)名譽(yù)理事長孫祥琳主持會(huì)議。原化工部副總工程師、中國氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)原理事長王文善就變換工藝的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀作了重要講話，他指出：合成氨變換技術(shù)歷經(jīng)百年發(fā)展，湖南安淳創(chuàng)新的等溫變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了歷史性的新突破。

合成氨變換工藝誕生于1913年，至今已跨越百年。該工藝主要用于一氧化碳與水蒸汽在催化劑上進(jìn)行變換反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳。歷經(jīng)由常壓改加壓；由高溫變換變中、低溫變換；催化劑由鐵鉻系、銅鋅系轉(zhuǎn)成耐硫鈷鉬系,由低CO多段絕熱變換到高CO多爐變換；為穩(wěn)定運(yùn)行、降低能耗等大量探索與實(shí)踐，是目前在以煤為主要原料，進(jìn)行變換反應(yīng)的主要生產(chǎn)工藝，目前仍廣泛應(yīng)用于煤制氣、煤制油、煤制天然氣、煤制乙二醇等化肥、化工行業(yè)。

湖南安淳自主研發(fā)的等溫變換工藝是變換工藝的創(chuàng)新，該工藝將換熱器置于反應(yīng)器催化劑床層，通過副產(chǎn)蒸汽的方式移去反應(yīng)熱，保持催化劑床層低溫、恒溫反應(yīng)，省去多個(gè)變換爐和換熱設(shè)備，大大縮短了流程。該工藝采用了先進(jìn)的全徑向變換技術(shù)，系統(tǒng)阻力大幅度減少；變換反應(yīng)溫度可通過蒸汽壓力靈活調(diào)節(jié)，操作簡單。同時(shí)，由于設(shè)備臺(tái)數(shù)減少，占地面積少，裝置投資也大大降低。豐喜臨猗是最早進(jìn)行等溫變換工藝工業(yè)化實(shí)踐的合成氨廠家之一，在等溫變換工藝工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐中，做到了催化床溫度低、平面溫差小，進(jìn)口一氧化碳含量45%-48%的情況下，出口一氧化碳含量0.4%～0.6%，極大提高了一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，一個(gè)變換爐一步到位，能效比突出，典型示范作用明顯，這也是等溫變換技術(shù)在陽煤豐喜召開的主要原因。

中石化巴陵公司、中海油、內(nèi)蒙古錫林河、山西陽煤、山西晉煤等來自全國40余家的化肥化工企業(yè)及工程公司近百名代表參加會(huì)議。會(huì)議考察了應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，簡要回顧了變換技術(shù)的歷史演變，重點(diǎn)就湖南安淳公司研發(fā)的等溫變換技術(shù)能耗低、流程短、變換率高的歷史性貢獻(xiàn)進(jìn)行了總結(jié)，提出了進(jìn)一步發(fā)展和推廣應(yīng)用的方向。

傳統(tǒng)合成氨生產(chǎn)使用固定床間歇?dú)饣に?，半水煤氣中一氧化碳含量?0%左右，一氧化碳變換多采用中低低、中串低、全低變流程工藝，多段反應(yīng)、多次換熱調(diào)節(jié)溫度的方式，流程相對(duì)復(fù)雜、熱損失大、蒸汽消耗高、設(shè)備投資大。隨著化肥工業(yè)的發(fā)展，合成氨裝置大型化已經(jīng)成為國內(nèi)外的主流趨勢(shì)，目前全國年產(chǎn)30萬噸以上的合成氨企業(yè)已經(jīng)有80多家，大型合成氨系統(tǒng)造氣多采用航天爐、殼牌水煤漿爐等氣化技術(shù)，氣化粗煤氣中一氧化碳含量在50%~76%，高濃度一氧化碳、高硫分使傳統(tǒng)變換技術(shù)已不能適應(yīng)大型合成系統(tǒng)的工藝要求。而湖南安淳公司研發(fā)的CO等溫變換工藝的精髓在于：大型化、高CO含量、高熱回收率（全部反應(yīng)熱產(chǎn)生3.7MPa蒸汽），一爐一段深度變換，CO即降至0.4%～0.6%,達(dá)到工藝要求，且反應(yīng)溫只260℃。真正簡化了流程、降低了系統(tǒng)阻力、提高了變換率和有效能的利用率、減少了系統(tǒng)投資，實(shí)現(xiàn)了變換工藝歷史性的新突破，能滿足大型化肥生產(chǎn)節(jié)能與環(huán)保的要求，推廣應(yīng)用社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。