浅议合成氨系统主要生产成本的影响因素
令狐瓦奇
［山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司临猗分公司，山西 临猗044100］
［摘 要］结合山西阳煤丰喜肥业（集团）有限公司临猗分公司的生产实际，阐述以固定床间歇制气为气头的合成氨企业主要生产成本的影响因素——造气、变换等工段的蒸汽消耗，造气工段的煤耗，压缩、脱硫等工段的电耗，分析与探讨节能降耗的途径和措施。
［关键词］ 合成氨系统；固定床间歇制气；蒸汽消耗；煤耗；电耗；造气工段；变换工段；压缩机
［中图分类号］TQ 113.26 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2016）
目前氮肥企业、甲醇企业受市场影响，多数企业处于亏损状态，尤其是以固定床间歇制气为气头的企业，明显落后于以水煤浆气化炉或航天炉制气为气头的企业。那么，固定床间歇制气工艺的出路在哪里？是推掉重建还是进行技改，许多企业面临着这一艰难的抉择。以下结合我公司的实际情况，浅议合成氨系统主要生产成本——“两煤一电”（原料煤、燃料煤、电力）的影响因素，逐一剖析系统挖潜的途径。
1 蒸汽消耗
多数以固定床间歇制气为气头的企业目前表面上可以做到蒸汽内部自给，需要锅炉（消耗燃料煤）外供的相对较少，但是这里还是想强调一下，以便引起业内同仁的重视。
1.1 造气工段
造气工段的蒸汽消耗约占合成氨系统蒸汽总消耗的65%，属节能挖潜的重要生产环节。造气工段的蒸汽用量可以根据半水煤气中H2的含量进行计算：
Q总＝V半×S氢÷22.4×18÷η
式中 Q总——蒸汽消耗总量；
V半——半水煤气气量；
S氢——半水煤气中H2的体积分数；
22.4——1 mol气体的体积（标况下）；
18——水的分子量；
η——蒸汽分解率。
假如吨氨半水煤气的消耗定额为3 300 m3，其H2含量为42%，蒸汽分解率为40%，则吨氨蒸汽消耗为：Q总＝3300×42%÷22.4×18÷40%＝2 784.4 kg；若蒸汽分解率提高至50%，则吨氨蒸汽消耗为：Q总＝3300×42%÷22.4×18÷50%＝2 227.5 kg。
简言之，蒸汽分解率如果由40%提高至50%，蒸汽消耗差额为2784.4-2227.5≈557 kg；按蒸汽价格85元/t、合成氨产能400 kt/a计，则每年可节约蒸汽费用0.557×85×40=1 8938万元。可见，提高造气工段蒸汽分解率意义重大，尤其是个别企业的造气循环水经常出现过剩时，更应引起重视，积极查找原因，借鉴先进企业的经验予以解决。
1.2 变换工段
变换工段的蒸汽消耗所占的比例也是比较高的，而且各企业间差异较大，这不仅与采用的流程有关，而且与变换催化剂的装填量、变换炉进出口CO含量以及所用蒸汽品质息息相关。据我们的生产经验来看，过热蒸汽的消耗量应明显少于采用饱和蒸汽时的消耗量（至少降25%）。对于那些无饱和热水塔流程的企业，由变换出口冷凝液量就可以知道其蒸汽利用率的好坏。
假如变换工段的蒸汽用量由吨氨500 kg降到200 kg（其实先进企业的吨氨蒸汽消耗小于200 kg），产量还是400 kt/a，蒸汽价格按85元/t计，则每年可节约蒸汽（500-200）×10-3×85×40=1 020万元。
计算结果令人惊讶，但是事实上许多企业确实存在蒸汽消耗过高的问题，理论蒸汽用量到底需要多少？我们不妨算算，然后查查系统的各种换热或喷水系统是否正常。
1.3 其他工段
对于生产系统中其他工段的蒸汽消耗，也应引起重视。同样也要先从工艺着手考虑。例如，硫磺回收工艺是选择连续熔硫工艺，还是压滤、过滤后间断熔硫工艺，二者蒸汽消耗截然不同，当然对溶液组分的影响也是不同的（有些企业直接销售压滤后的硫膏）。我公司是把间断熔硫后的低品位蒸汽分离掉液态水后经造气联合过热器送造气使用。再如，脱碳工艺是选择变压吸附（PSA）无蒸汽消耗的工艺，还是NHD、MDEA等有蒸汽消耗的工艺，也要综合考虑。
2 造气工段煤耗
2.1 煤的利用率
白煤（或其他煤种）在制气的过程中转化至半水煤气中的碳主要是以CO和CO2两种形式存在。目前多数企业的半水煤气中CO含量在31%左右，CO2含量在7%左右，如果吨氨消耗的半水煤气量用V半来表示，则吨氨耗碳量可表示为V半×（31%＋7%）÷22.4×12＝0204 V半（kg）。
如果所用白煤含碳量为82%（我公司为78%～82%），则理论上消耗白煤的定额为0.204 V半÷82%＝0.249 V半（kg），吨氨消耗半水煤气的量以3 300 m3计，则吨氨理论上消耗的白煤量为0.249×3300＝821.7 kg。
实际生产中，白煤的利用率并不是100%，灰渣的含碳量多在15%～20%（应降到15%以下），而半水煤气带出的粉煤一部分被回收，一部分则被带到循环水中而造成浪费。所以，提高煤的利用率相当关键。
2.2 降低煤耗的途径
更多内容详见《中氮肥》2016年第4期