百年合成氨变换技术实现历史性新突破

      在合成氨工业百年诞辰之际，中国氮肥工业协会为有效推广节能减排创新技术，加快氮肥、甲醇生产技术的升级，于8月6-7日在山西阳煤丰喜临猗召开了等温变换技术应用交流现场会。中国氮肥工业协会名誉理事长孙祥琳主持会议。原化工部副总工程师、中国氮肥工业协会原理事长王文善就变换工艺的发展历史与现状作了重要讲话，他指出：合成氨变换技术历经百年发展，湖南安淳创新的等温变换技术实现了历史性的新突破。 

　　合成氨变换工艺诞生于1913年，至今已跨越百年。该工艺主要用于一氧化碳与水蒸汽在催化剂上进行变换反应，生成氢气和二氧化碳。历经由常压改加压；由高温变换变中、低温变换；催化剂由铁铬系、铜锌系转成耐硫钴钼系由低CO多段绝热变换到高CO多炉变换；为稳定运行、降低能耗等大量探索与实践，是目前在以煤为主要原料，进行变换反应的主要生产工艺，目前仍广泛应用于煤制气、煤制油、煤制天然气、煤制乙二醇等化肥、化工行业。 

　　湖南安淳自主研发的等温变换工艺是变换工艺的创新，该工艺将换热器置于反应器催化剂床层，通过副产蒸汽的方式移去反应热，保持催化剂床层低温、恒温反应，省去多个变换炉和换热设备，大大缩短了流程。该工艺采用了先进的全径向变换技术，系统阻力大幅度减少；变换反应温度可通过蒸汽压力灵活调节，操作简单。同时，由于设备台数减少，占地面积少，装置投资也大大降低。丰喜临猗是最早进行等温变换工艺工业化实践的合成氨厂家之一，在等温变换工艺工业化生产实践中，做到了催化床温度低、平面温差小，进口一氧化碳含量45\%-48\%的情况下，出口一氧化碳含量0.4\%～0.6\%，极大提高了一氧化碳的转化率，一个变换炉一步到位，能效比突出，典型示范作用明显，这也是等温变换技术在阳煤丰喜召开的主要原因。 

　　中石化巴陵公司、中海油、内蒙古锡林河、山西阳煤、山西晋煤等来自全国40余家的化肥化工企业及工程公司近百名代表参加会议。会议考察了应用现场，简要回顾了变换技术的历史演变，重点就湖南安淳公司研发的等温变换技术能耗低、流程短、变换率高的历史性贡献进行了总结，提出了进一步发展和推广应用的方向。 

　　传统合成氨生产使用固定床间歇气化工艺，半水煤气中一氧化碳含量在30\%左右，一氧化碳变换多采用中低低、中串低、全低变流程工艺，多段反应、多次换热调节温度的方式，流程相对复杂、热损失大、蒸汽消耗高、设备投资大。随着化肥工业的发展，合成氨装置大型化已经成为国内外的主流趋势，目前全国年产30 万吨以上的合成氨企业已经有80多家，大型合成氨系统造气多采用航天炉、壳牌水煤浆炉等气化技术，气化粗煤气中一氧化碳含量在50\%~76\%，高浓度一氧化碳、高硫分使传统变换技术已不能适应大型合成系统的工艺要求。而湖南安淳公司研发的CO等温变换工艺的精髓在于：大型化、高CO含量、高热回收率（全部反应热产生3.7MPa蒸汽），一炉一段深度变换，CO即降至0.4\%～0.6\%达到工艺要求，且反应温只260℃。真正简化了流程、降低了系统阻力、提高了变换率和有效能的利用率、减少了系统投资，实现了变换工艺历史性的新突破，能满足大型化肥生产节能与环保的要求，推广应用社会经济效益显著。