3世界合成氨工业近期进展及前景展望[10]
由于生态和环保的原因，今后发达国家化肥用量将减少，世界合成氨生产能力将缓慢增长。虽然使用“无机”氮的生物农业将会有所发展，但是，在以后的15—20年内，生物技，(如固定氮工艺)还不可能取代合成氨作为化学肥料的主要来源。现今所有的合成氨消费中，只有13％是用在化学和工业应用上，其他87％都用于生产化肥。因此，氮肥的供应还得继续依靠合成氨的生产。近几年来，世界合成氨工业的技术进展主要有以下几方面：
1．英国ICI公司采用LCA工艺流程，在英国的SevernsNe氨厂建了两套并列的产量各为450吨／天，但只有一套公用工程系统的合成氨装置。这种生产规模较小的工厂从某些方面来说，仍是有吸引力和竞争力的，如建3个LCA流程的500吨／天工厂就比建一个日产1500吨的传统世界规模工厂的投资要低些。LCA流程与当今的大型装置流程不同，该法的吨氨能耗为30．1GJ，采用气热转化炉取代通用的转化炉，在隔热管式变换器中进行变换，反应热用于制备原料气与蒸汽的饱和气。变压吸附脱除二氧化碳。用含钴催化剂作氨合成触媒，合成压力为8MPa。
2．美国凯洛格公司对氨厂的某些工艺单元及设备的传统构型进行了改革，开发出了合成氨生产的4种新技术，即用于氨合成回路的KAAP工艺，用于工艺气转化换热的KRES系统，以计算机为基础的氨厂节能降耗动态控指KDAC技术和公用工程蒸汽系统的冷凝液汽提KICS技术。其中KAAP工艺将是未来一个很有前途的氨厂改造方案，其合成压力为7~9．1MPa，采用以石墨为载体，涂钉并用铷盐活化的氨合成催化剂，比通常的催化剂活性高20倍，合成转化率也随之显著提高，能增产40％左右。1992年，采用KAAP工艺的氨合成塔已在加拿大Ocelot制氨公司的Kitmat厂进行了工业化生产。
3．德国伍德公司经二十多年来对工艺效率、工厂安全、能量总消耗等方面连续研究结果，推出了低能耗工艺，并于1991年在德国BASF公司建立了一个日产1800吨的工厂。该厂采用了伍德公司开发的组合自热式转化炉，与传统的二段转炉不同之处在于：转化反应管安装于一个有内衬里的加压设备中，管内装有一段转化催化剂，管下端开口，原料工艺气温度升高到580℃，自上而下通过管内。燃料气经水冷喷嘴加氧并进入燃烧室中，通过调整喷嘴的位置和燃烧室的形状设计，使燃烧室内产生涡流，以保证转化反应稳定进行。转化产生的高温气又用于加热转化管，以节省能源和投资。目前，该新型转化炉的工业示范装置的生产能力已达1.3万m/h，加压设备内部装有19根转化管。
虽然合成氨生产技术的更远的改变时是可以预见的，但是，就目前来说，除对氨厂的个别传统工艺程序、催化剂和设备的较小改进外，至少在今后10~15年内，合成氨生产技术还不会发生根本的改变。世界许多合成氨专家对此意见是一致的，并对今后合成氨工业的发展前景作出如下展望：
1．生产规模不会再扩大 80年代世界共建成了110套合成氨装置，平均生产规模为1120吨／天。目前的装置规模多为1500吨／天，1800吨／天的生产也在日益增加。但考虑到规模过大，会造成设备制造和运输、开停车复杂化和长期可靠的原料保证等方面的问题，使整套生产装置的投资费用大幅度上升。今后世界合成氨产量的大部分都将由规模为日产1000~2000吨的工厂所生产。
2．天然气依然是合成氨生产的主要原科 目前全世界合成氨的年产量约为1．45亿吨，其中采用原料重油3％，煤和焦13％，天然气84％。从长远来看，原料路线改为油或煤是可以考虑的，但据预测，在未来20年内，合成氨生产原料的情况会维持上述百分比例不变，天然气仍是能被利用的比较好的合成氨生产原料。
33．降低能耗的潜力已基本得到发挥 以天然气为原料的合成氨能耗设计值为27GJ，目前有些生产装置的最低能耗已达28GJ，只比理论值高出20％左右而与设计值相接近。其他几种生产方法，重油或渣油气化法吨氨能耗为35—36GJ，煤气化法的吨氨能耗为45.5GJ，吨氨能耗也都在日渐降低，但不可能再有进一步的显著减少。
4．降低投资和提高操作可靠性问题日益受到重视 鉴于节能降耗已无太多的潜力可挖，今后的技术发展将通过减少费用的较小的集成化工艺部分、简化管道系统相仪器仪表、改进催化刑，提高设备的制造和维修质量以及安装先进的自动控制系统来进行，同时也将更加主重采用各种现代化的技术管理手段，来保证生产装置尽量减少停车损失，始终处于良好的运行状态。
参考文献
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