大型低壓合成氨工藝全面國產(chǎn)化

2011年10月，完全采用國產(chǎn)化技術(shù)的大型低壓合成氨項目——魯西化工集團股份有限公司36萬噸/年合成氨裝置一次開車成功并投入生產(chǎn)。該項目于2010年開始建設(shè)，2011年10月進行試車。截至目前，該合成氨裝置已連續(xù)穩(wěn)定運行近4個月，產(chǎn)品質(zhì)量符合相關(guān)的國家標準。

這套裝置以煤為原料生產(chǎn)液氨產(chǎn)品，裝置設(shè)計壓力15兆帕，生產(chǎn)能力1200噸/天，是第一套完全采用我國自主知識產(chǎn)權(quán)的大型低壓合成氨裝置。該裝置的空分、氣化、凈化和氨合成單元，分別采用了杭州杭氧股份有限公司、北京航天萬源煤化工工程技術(shù)有限公司、大連佳純氣體凈化技術(shù)開發(fā)有限公司和南京國昌化工科技有限公司自主開發(fā)的技術(shù)。在4個月的時間里，裝置開車情況總體順利。

36萬噸/年低壓合成氨裝置的開車成功，意味著我國全面掌握了大型低壓合成氨項目的全套自主技術(shù)，結(jié)束了低壓氨合成關(guān)鍵技術(shù)長期依賴國外的局面。國產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)打破了國外公司的長期壟斷，與國際行業(yè)巨頭形成多足鼎立的態(tài)勢，將有力推動國內(nèi)合成氨工業(yè)的進步與發(fā)展。

三十年磨劍 氨合成技術(shù)打破壟斷

合成氨工業(yè)誕生于上世紀初，上世紀60年代開始的合成氨裝置大型化是其發(fā)展史上的一次重大變革。隨著世界能源供應(yīng)的日趨緊張，合成氨工業(yè)向大型化、低壓化、節(jié)能化、安全環(huán)保方向發(fā)展成為必然趨勢。國外合成氨工業(yè)以大型裝置為主，一般單套裝置的生產(chǎn)能力在1000公噸/天以上，目前最大裝置的生產(chǎn)能力達到2200公噸/天。

我國合成氨工業(yè)始于上世紀30年代，1949年以前，中國僅在南京、大連兩家合成氨廠，生產(chǎn)能力共計4萬噸/年。直到新中國成立后，國內(nèi)合成氨工業(yè)才迎來大發(fā)展。1990年，我國氨產(chǎn)量達到2100萬噸，居世界第一位；2008年，我國氨產(chǎn)量達到5100萬噸。在此期間，我國合成氨產(chǎn)業(yè)從無到有，并迅速達到世界先進水平。

不過，我國大型低壓氨合成工藝技術(shù)在魯西大化肥項目之前均采用國外技術(shù)。在此項目之前，空分、大型煤氣化、耐硫變換、低溫甲醇洗、液氮洗等工藝技術(shù)經(jīng)過國內(nèi)科研院所、企業(yè)的通力合作，均實現(xiàn)了國產(chǎn)化，唯獨氨合成工藝技術(shù)還被國外公司壟斷。

我國對大型設(shè)備及技術(shù)國產(chǎn)化十分重視。針對大型合成氨工藝技術(shù)水平較低的情況，原化工部于上世紀80年代開展了消化吸收國外大型徑向塔的攻關(guān)項目。1986年，國家經(jīng)貿(mào)委批準我國國產(chǎn)化“八條龍”，其中第七條龍為大型合成氨裝置國產(chǎn)化，原化工部批準南化集團研究院負責大型徑向氨合成塔的研究開發(fā)工作，由南京國昌公司的創(chuàng)始人呂仲明教授級高工擔任項目組長。

該課題組在氨合成反應(yīng)動力學、徑向流體力學及徑向氨（甲醇）合成塔創(chuàng)新方面做了大量工作，成功開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的魚鱗板徑向流反應(yīng)器、多段組合式內(nèi)件及配套的三重套管直連式廢熱鍋爐等多項應(yīng)用技術(shù)及專利。此次魯西化工集團36萬噸/年合成氨裝置中的氨合成單元就是采用了南京國昌公司研發(fā)的GC-R023，型大型低壓氨合成工藝技術(shù)。

記者了解到，GC-R023 型氨合成塔塔內(nèi)徑2600毫米，塔總高（TL-TL）22000毫米，工作壓力≤15.0兆帕，工作溫度≤500℃，催化劑裝填量67.1m3，氨凈值 17%~18%，合成塔阻力≤0.30兆帕，生產(chǎn)能力1200噸/天。GC-R023 反應(yīng)器工藝氣通過徑向氣體分布筒向心流過催化劑床層進行反應(yīng)，具有路徑短、阻力小、氣體分布合理、可選用小粒徑催化劑等優(yōu)點。

GC型大型低壓氨合成技術(shù)具有安全性好、氨凈值高、能耗較低、余熱回收量大等顯著特點，完全符合我國合成氨工業(yè)的發(fā)展方向，打破了國外公司對低壓大型氨合成技術(shù)的壟斷，使我國大型低壓合成氨技術(shù)全面國產(chǎn)化取得歷史性突破。

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