从“湘氮”的兴衰看中氮肥行业的根本出路
颜 鑫1，邹 剑2
（1.湖南化工职业技术学院，湖南 株洲412000；2.柳化集团湖南智成化工有限公司，湖南 株洲412004）
［摘 要］40多年来，“湘氮”人花费了大量资金进行技术改造，从造气、脱硫、变换、脱碳到原料气精制等工序，几乎采用了我国中小型煤头氮肥厂可能采用的先进技术，且“湘氮”历经多次改制和数易其名，产品结构也不断进行调整，但如今却面临生产经营难以为继和需整体搬迁的困境。“湘氮”曾辉煌一时，其兴衰就是一部我国中氮肥行业的发展史，厘清其中脉络，或许可以窥见我国中氮肥行业的出路。
［关键词］ “湘氮”；工艺路线演变；固定床气化炉；中氮肥行业；根本出路
［中图分类号］ TQ 113.2 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2016）
1 “湘氮”企业演变史
上世纪60年代中期，湖南省湘江氮肥厂（以下简称“湘氮”）开始兴建，1970年90 kt/a合成氨装置建成投产，1976年110 kt/a尿素装置正式建成投产。“八五”期间，“湘氮”进行了“18·30”项目扩建，1990年被列入省重点建设项目，1994年12月建成投产。至此，形成了200 kt/a合成氨、210 kt/a尿素、40 kt/a纯碱、50 kt/a复混肥、50 kt/a甲醇的生产能力。鼎盛时期的“湘氮”是全国55家中氮肥企业之一和湖南省三大氮肥生产基地之一，年产值超过10亿元，全厂职工达5 000多人，很多人以成为一名“湘氮”人而感到自豪。
2010年，广西柳化集团整体收购广东中成化工有限公司，湖南智成化工有限公司也就“随嫁”到柳化集团，“湘氮”变身为柳化集团湖南智成化工有限公司。公司相继退出了尿素、甲醇、合成氨生产，转型为主要生产双氧水、保险粉、甲酸钠、氧净等精细化工产品，“湘氮”职工人数也下降到1 700多人。可依然好景不长，2015年由于银行贷款政策的变化和株洲市清水塘环境综合治理问题的双重压迫，“湘氮”再次面临生产经营难以为继的局面——大部分装置停产、需整体搬迁，职工人心惶惶，目前在职在岗员工仅500多人。随着整体搬迁规划的出台，曾盛极一时的“湘氮”历经多次改制和数易其名，如今又面临整体搬迁，“湘氮”将真正成为历史。再过10 a，或许很少有人会再回忆起曾经的“湘氮”。
40多年来，“湘氮”的兴衰过程就是一部我国中氮肥行业的发展史，厘清其中脉络，或许可以从中窥见我国中氮肥行业未来的发展趋势。
2 “湘氮”生产装置工艺路线的演变过程
2.1 “湘氮”最初的工艺路线
块煤固定床间歇制气→常压ADA脱硫→高温CO变换→水洗脱除CO2→铜洗精制→氨合成。“湘氮”最初工艺路线如图1所示。
图1湘氮最初工艺路线简图
今天看来，“湘氮”最初的工艺路线是相当落后的，由于没有精脱硫装置，气体净化度不高，其甲醇催化剂使用寿命仅2～4个月，氨合成催化剂使用寿命只有2 a左右，能耗高，产量低，但在上世纪70年代计划经济和短缺经济的年代，该工艺仍然为“湘氮”人带来了不少的实惠与虚假的繁荣。
2.2 “湘氮”主要生产工艺的演变
建成投产后的30多年时间里，“湘氮”人并没有墨守成规，而是花巨资对生产装置进行了大量卓有成效的改造。
最初的块煤固定床间歇制气于上世纪90年代改为了型煤间歇式固定床制气，使造气原料成本降低约20%。进入21世纪后，新增了空分装置，改为了型煤富氧常压连续固定床气化炉，大大提高了造气系统运行的连续性，显著提高了造气炉的生产能力，并解决了吹风气的排放问题，同时吨氨煤耗明显降低，但吨氨电耗明显上升。
上世纪80年代由ADA湿法脱硫改为成本更低的栲胶湿法脱硫，90年代又增加了氧化铁干法精脱硫装置，使原料气脱硫成本降低，脱硫精度达到01×10-6以下；甲醇催化剂使用寿命达到1 a以上，氨合成催化剂使用寿命达到6 a，催化剂使用寿命一举达到了大型氮肥厂的水平。
由采用铁-铬系催化剂的高温变换工艺改成了采用铁-铬系催化剂的中温变换工艺，后来又改为了采用钴-钼系耐硫变换催化剂的全低温变换工艺。变换催化剂类型的改变和变换温度的降低，降低了变换系统汽气比和能耗，基本达到了目前我国变换工艺的最高水平。
由最原始的高压水洗物理脱碳法改为了热钾碱化学脱碳法（即苯菲尔脱碳法），使脱碳效率显著提高；后来又改成了变压吸附（PSA）物理法脱碳，脱碳成本再次显著降低。
上世纪80年代，净化工序由最初操作复杂、物耗高、能耗大的铜洗精制工艺改成了中压联醇结合铜洗的工艺，不仅使精制过程的物耗和能耗有所降低，也使“湘氮”净化工艺发生了革命性的变化，即由原来的单氨工艺变成了联醇工艺；90年代又改成了“中压联醇+高压联醇+高压甲烷化”的新型双甲工艺，工艺简化，能耗和物耗明显降低；2012年的一场生产事故又被迫将高压甲烷化催化剂换成了高压烃化催化剂，精制工艺变成了“中压联醇+高压联醇+高压烃化”新工艺，使精炼气中惰性气体含量显著降低，大大减少了氨合成过程吹除气的量，降低了吨氨原料气的消耗，基本达到了我国目前热法精制工艺的最高水平，这也是甲醇催化剂和氨合成催化剂使用寿命显著延长的重要原因。
氨合成工艺方面，除了合成气循环工艺稍作改变之外，氨合成工艺没有质的变化，只是合成塔从φ1 000 mm改为了φ1 600 mm，氨合成催化剂的装填量提高了1倍多，这也是合成氨产量实现翻番的关键所在。
2.3 “湘氮”生产工艺路线的演变
（1）上世纪90年代中期，“湘氮”的工艺路线如图2所示。由图2可见，90年代中期，“湘氮”工艺路线比70年代的相对完善、先进，代表了我国中氮肥行业技术的不断进步。
（2）21世纪初期，“湘氮”的工艺路线如图3所示。此时“湘氮”的工艺路线从造气、脱硫、变换、脱碳、精脱硫到原料气精制等工序，几乎采用了我国中小型煤头氮肥厂可能采用的大部分先进技术，总氨产量达到250 kt/a，吨氨物耗和能耗也明显降低，除了联产甲醇之外，还联产双氧水，初步实现了产品的多样化。
（3）“湘氮”历经多次改制后，目前其产品结构已发生了脱胎换骨的改变，先停产尿素，后停产甲醇，再停产合成氨，但造气、湿法脱硫、CO变换、脱碳、精脱硫系统依然在为双氧水、甲酸钠等精细化工产品的生产提供合成气和H2。目前“湘氮”的工艺路线如图4所示。
更多内容详见《中氮肥》2016年第1期