[发明专利]一种降低煤制合成氨综合能耗的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种合成氨原料工艺路线，特别涉及一种降低煤制合成氨综合能耗的方法。主要解决以优质无烟块煤为原料进行气化制取合成氨的生产工艺，存在原料煤耗占合成氨综合能耗80％以上的高能耗、排放大、污染重的能源和环境问题。

背景技术：

化工行业是我国耗能八大重点行业(石油石化、钢铁、冶金、煤炭、化工、建材、机械、有色金属)之一，合成氨行业则是化工行业中五大耗能重点(合成氨、烧碱、纯碱、电石、黄磷)之一。我国2006年551家企业合成氨总产量49379kt，氮肥(折纯氮)34400kt，耗用无烟煤42336kt(折标煤)。占全国无烟煤总产量的22.1％；耗用天然气109.6亿立方米，占全国天然气总产量的18.7％；耗用电646.9亿kw·h，约占全国发电总量的2.28％。

于2008年6月1日起正式实施的国家标准GB21344-2008《合成氨单位产品能源消耗限额》，对我国合成氨生产企业单位产品的节能降耗提出了具体量化指标要求。合成氨单位产品综合能耗是指合成氨生产过程中所输入的各种能量(包括一次能源和二次能源)减去向外输出的各种能量折标之和与合成氨产量之比。这项综合性指标，影响因素错综复杂，包括生产工艺、运转率、日均产量、原料性质、运行工况、统计方法等多个方面。显然，这些影响因素除原料性质外，都可以归入节能管理与措施范围，通过人为努力技术改进使综合能耗逐步降低。对此，GB21344-2008第5、第6条已经提出了明确的推荐性管理措施意见。此外，GB21344-2008附录A《合成氨产量计算方法》、附录B《合成氨单位产品综合能耗计算方法》被明确是规范性的。GB21344-2008适用于以煤(无烟煤、焦炭、型煤)和以气(天然气、焦炉气)为原料的两种不同合成氨原料工艺路线。于2009年5月1日起正式实施的国家标准GB/T9143-2008《常压固定床气化用煤技术条件》，对我国以无烟块煤为原料的合成氨气化用煤进一步作了规范。

我国现有以无烟块煤为原料的各类煤制合成氨工艺生产统计数据表明，原料煤耗在合成氨综合能耗中所占比例超过80％，在80％-89％范围，见附表一。因此，如能从变革合成氨原料这一源头抓起，创新原料工艺，实现制氨原料多元化，调整、优化造气炉气化参数，控制关键参数的自动跟踪调节，自动调优工况，必将有效降低合成氨综合能耗，取得明显的节能降耗效果与经济效益。

附表一：国内部分企业吨氨综合能耗水平(2008年1-6月)

煤炭属低效、高污染能源。要把这种不清洁能源转化为清洁的化工原料，所经过环节多、能耗高、排放大、污染重。以煤制氨所排出的CO2是天然气制氨的5倍，资源利用率低及高消耗必然带来高排放、高污染。解决这些问题最有效的根本途径，是努力采用新能源技术，以可再生的生物质能源替代煤炭。

在所有可再生能源中，除生物质能之外，其它可再生能源以及核能，其终端能量载体只有转化为电能才能作为动力，无法替代化石能源的碳源转化成各种实体形态的终端产品用途。合成氨原料改用生物质能替代煤炭，是一条制造“绿色化肥”的创新途径，可在现有工艺基础上使合成氨综合能耗降低80％以上。

生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的世界第四大能源。生物质是唯一可再生的碳源，从最终利用的能源形态上，生物质能有着与化石能源完全一致的利用形态，两者区别仅仅是碳源载体形式不同，两者碳源载体的区分界面就是地表。生物质能是地表上面植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而贮存于生物质内的能量，因而具有可持续再生的碳循环特点，而各种地表下面的化石能源则不具备可再生碳循环条件。因此，在所有新能源中，生物质能与现代工业化技术和现代化生活有巨大的兼容性。是人类最友好的动力之源。

生物质能具有可持续再生的碳循环特点，是指生物质能源在利用过程中所排放的CO2，又可被等量生长的植物光合作用所吸收，纳入自然界碳循环，从而实现CO2“零排放”。这是合成氨原料改用生物质能替代化石原料煤炭后，原料能耗将不再计入合成氨综合能耗，从而可制造“绿色化肥”的基本原理。合成氨生产实现CO2“零排放”的产业经济转型意义重大，生产企业不仅可降低80％以上综合能耗，还能使原承担的CO2限定排放指标转化成低碳经济的二氧化碳减排额度，成为“碳排放交易”市场资源，进一步提升化肥企业经济效益。

生物质和煤炭的结构特性比较：