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大型合成氨工业

时间:2022-03-09 百科知识 版权反馈
【摘要】:大型合成氨工业化学肥料是指用化学方法合成或用化学方法加工而成的肥料。新中国成立后,中共中央和国务院制定了一系列发展化肥工业的方针政策,把化肥生产列为化学工业发展的重点之一。这13套大型氮肥装置从1974年开始建设,1976年到1979年陆续建成投产,改变了中国化肥工业长期落后的局面。中国引进的13套大型合成氨装置,分别采用天然气、油田气和石脑油为原料,建厂条件主要取决于原料气或石油的供应。

大型合成氨工业

化学肥料是指用化学方法合成或用化学方法加工而成的肥料。在化学肥料中,氮肥是农作物的基础肥料,它的需要量大、肥效高,对农业生产起着十分重要的作用。氮肥的产量及技术状况,不仅代表化学肥料的水平,也是衡量一个国家农业生产水平的重要标志。

旧中国的氮肥工业十分落后,仅大连、南京有两个规模不大的氮肥厂。1949年,全国氮肥产量只有6000吨,而且只能生产硫酸铵一个品种。氮肥生产设备、催化剂等均靠国外进口,甚至连生产合成氨的基本原料——焦炭也要从美国运来。新中国成立后,中共中央和国务院制定了一系列发展化肥工业的方针政策,把化肥生产列为化学工业发展的重点之一。从1949年到1983年,全国化肥产量平均每年递增25.7%。中国化肥工业发展速度虽然比较快,但还是不能适应农业生产发展的需要,70年代每年仍要从国外进口500多万吨化肥。

新中国成立30多年来,中国的化肥生产大体经历了以下几个阶段〔62〕:20世纪50年代初期,恢复和扩大了南京、大连等老化肥工厂,如南京永利厂等。50年代中期,在苏联援助下建设了兰州、吉林、太原3家化肥厂。每个厂年产5万吨合成氨,后经过改造扩建后,各厂合成氨生产规模达到25万~30万吨。50年代后期,在国务院副总理陈云的直接主持下,我国自行设计、建设了一批5万吨级的中型氮肥厂,到1965年共建成15套装置,年产合成氨130万吨。从60年代到70年代,各地还建设了一批小型化肥厂,主要生产碳酸氢铵。到1979年,全国共建成小型氮肥厂1533个,当年生产合成氨658.4万吨,占全国合成氨总产量的55.6%。这些化肥厂,绝大部分以煤为原料,只有少数靠近油、气产地的工厂才以石油和天然气为原料。这些小化肥厂虽然对粮食生产起了较大作用,但是存在成本高、设备陈旧、管理困难的缺点,大部分厂经济亏损严重。为此,从70年代开始,中国逐步发展以石油和天然气为原料的大型氮肥工业。从1976年到1979年,全国有13套年产30万吨的合成氨装置建成投产。

1.大型氮肥装置的建设

中国有十几亿人口,占世界人口总数的四分之一,而耕地只占世界可耕地面积的7%。因此,要加快农业的发展,主要途径之一是扩大化肥生产,提高粮食的单位面积产量。但由于中国化肥工业落后,短期内要大量增产化肥有困难,因此,在积极发展中、小型氮肥生产的同时,引进大型氮肥成套装置,就显得十分必要。(www.guayunfan.com)20世纪60年代,中国石油产量迅速提高,开始考虑以油、气为原料发展氮肥工业的方案。当时,世界上一些工业发达国家的氮肥工业都以油、气为原料,并建成了一批年产30万~45万吨合成氨的氮肥厂。由于这些厂采用大型高压离心式压缩机、热能综合利用等新工艺和新技术,使能耗和成本大幅度降低。

中国在20世纪60年代曾经引进了以天然气为原料、年产10万吨合成氨装置(建在四川泸州)和以重油为原料的年产5万吨合成氨装置(建在陕西兴平),初步掌握了以油、气为原料,采用加压蒸汽转化法制氨和催化剂的生产技术,并开始制订以天然气为原料、年产20万吨合成氨装置的设计方案。后由于“文化大革命”的干扰,设计工作被迫中断。从1973年开始,经毛泽东主席、周恩来总理批准,陆续从美国、日本、法国引进了13套大型氮肥装置,生产规模为年产30万吨合成氨和48万~52万吨尿素。这13套大型氮肥装置从1974年开始建设,1976年到1979年陆续建成投产,改变了中国化肥工业长期落后的局面。

中国引进的13套大型合成氨装置,分别采用天然气、油田气和石脑油为原料,建厂条件主要取决于原料气或石油的供应。一般来说,以石脑油为原料时,投资要比用气体原料高8%左右,成本要高25%~80%,但优点是厂址分布灵活,可以不受原料产地的限制。而以天然气、油田气为原料时,厂址就必须靠近原料产地,否则,就得用高压管线输送天然气或以大量罐车运送液化气。据此决定,广州化肥厂、栖霞山化肥厂、安庆化肥厂采用石脑油为原料,靠近西南天然气产地的四川化工厂、泸州天然气化工厂、赤水天然气化肥厂、云南天然气化工厂采用天然气为原料,靠近油田的大庆化肥厂、辽河化肥厂、沧州化肥厂、齐鲁第二化肥厂则用油田气为原料。

合理布局是提高经济效益的重要因素。按照布点的一般原则,应该把工厂建在接近原料产地、消费市场和交通运输方便的地方。但在当时条块分割的情况下,过分强调了一省一厂的原则,没有油气资源条件也要建厂,因此,气源时有时无,工厂开工率低,造成很大浪费。引进的13套化肥装置,到1984年达到设计指标的只有大庆、辽河、四川、泸州4家厂。从建设后果来看,沧州化肥厂计划用大港油田气,却没有建在大港,而是建在远离大港几百公里的沧州;云南天然气化工厂、赤水天然气化肥厂,没有建在产天然气的四川,而分别建在远离气田的云南和贵州;湖南洞庭氮肥厂、湖北省化肥厂,原设计利用四川出川的天然气作原料,但是工厂建成后,因四川无气出川,被迫改用石脑油为原料,生产能力降低20%,工厂由盈利变为亏损。这些都是工厂建设的历史教训,今后应引以为戒。

在投产的13套装置中,从日本引进的2套分别建在四川化工厂、齐鲁第二化肥厂,从美国引进的8套分别建在大庆化肥厂、辽河化肥厂、泸州天然气化工厂、云南天然气化工厂、赤水天然气化肥厂、沧州化肥厂、洞庭氮肥厂、湖北省化肥厂,从法国引进的3套分别建在栖霞山化肥厂、安庆化肥厂、广州化肥厂。

这些大型合成氨装置,除法国引进的3套外,均属凯洛格(Kellogg)第二代技术,流程成熟,技术先进,设计能耗为8.829~9.38百万大卡/吨氨,投产后一般都达到或超过考核指标。只有法国装置设计上存在问题较多,长期达不到设计能力。最突出的是压缩机转速达不到要求,在南京栖霞山化肥厂曾发生过主轴断裂的情况,其他如脱碳和凉水塔也存在问题。从废热回收系统的热效率来看,日本装置最佳,美国装置次之,法国装置更次。引进的尿素装置,不论是二氧化碳汽提法还是改良C法,都属20世纪70年代先进水平。两种方法的节能效果,比传统的老装置或杜邦法都提高60%~70%。由此可见,在引进装置中,选择先进技术,严格把好设备质量关是十分重要的。

2.13套大型氮肥装置的贡献与差距

从1976年起到1979年9月,湖北省化肥厂试车考核完毕后,13套大型氮肥装置全部建成投产,从而改变了国内化肥工业的落后面貌,对发展农业生产起了重大作用。引进的13套大型氮肥装置相继投产后,化肥产量大幅度增加,为中国的化肥产量跃居世界第三位、棉花产量居世界第二位、粮食产量居世界第一位做出了重大贡献。

通过生产实践,培养了一支大型氮肥工业的生产、科研、设计、基建等多门类的、素质良好的科技队伍和一批基本掌握现代化大型企业的管理干部。这支队伍基本能胜任现代化大型氮肥厂的科学管理工作,拥有熟练的操作技术和开发氮肥新工艺、新技术的能力,可以制造一般设备和自控仪表以及进行基建安装工作。按照“独立自主,洋为中用”的原则,各厂积极贯彻“备品、配件立足国内”和“催化剂国产化”的方针,促使冶金、化工、高压设备和机器制造、自控仪表等工业部门提高了制造水平,增加了新的品种。例如,锦西化工厂研制的103—J合成气压缩机组、南京与湘东两家化机厂研制的102—J双缸天然气压缩机组,经过试运性能良好;液氨泵、循环水泵、凉水塔直径为8.8米大风扇等也制造成功;关键的五大机组的配冲有95%以上可由国内供应;国内自行研制的8种催化剂,已全部通过国家鉴定,可取代同类进口产品;生产必需的多种化工原料,也绝大多数由国内配套供应。在各方面的配合下,国内自行设计和制造以煤为原料的大型合成氨装置已在上海吴泾化肥厂建成投产。

中国氮肥工业已经取得了很大进步,但是同国外先进水平相比,还有不少差距。在生产能力上,国外同类合成氨装置的实际生产能力已普遍达到33万吨,而国内除了大庆等6家厂以外,有7家厂还没有达到30万吨合成氨的设计能力;生产每吨合成氨的能耗,也比国外同类装置高100万大卡左右。在能源的综合利用上,虽然潜力很大,但工作还没有跟上去。一套大氮肥装置,每小时要排放近1万标准立方米弛放气,内含60%左右的氢气,一旦回收利用,便可增产合成氨4%~5%;各厂烟道气的排气温度一般为250~260℃,如果将排气温度降到120℃,利用余热预热燃烧空气,则每吨氨的能耗可下降28万大卡。到1985年,大型氮肥装置平均负荷只有90%左右,平均运行率只有80%,最差的装置运行率只有40%。如果充分发挥石化总公司的联合优势,实行原料互供,满足大型氮肥装置的轻油原料,并进行一次全面的技术改造,使这些装置全部达到设计能力,经济效益是可以大大提高的。此外,国外化学肥料的生产,已从单一氮肥发展到氮、磷、钾和微量元素、腐植酸等多品种、多元素的复合肥料,并且发展了掺有杀虫剂、增效剂、缓效剂的多功能化学肥料,以提高农业生产和劳动生产率,而国内目前仍以尿素这个单一品种在市场出售。所有这些差距,在一定程度上可以作为发展国内化肥工业的努力方向。因此,必须通过吸收国外化肥工业发展的经验教训,才能闯出一条适合中国国情的新路子来。

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