中化新网讯　　2011年10月，完全采用国产化技术的大型低压合成氨项目——鲁西化工集团股份有限公司36万吨/年合成氨装置一次开车成功并投入生产。该项目于2010年开始建设，2011年10月进行试车。截至目前，该合成氨装置已连续稳定运行近4个月，产品质量符合相关的国家标准。

    这套装置以煤为原料生产液氨产品，装置设计压力15兆帕，生产能力1200吨/天，是第一套完全采用我国自主知识产权的大型低压合成氨装置。该装置的空分、气化、净化和氨合成单元，分别采用了杭州杭氧股份有限公司、北京航天万源煤化工工程技术有限公司、大连佳纯气体净化技术开发有限公司和南京国昌化工科技有限公司自主开发的技术。在4个月的时间里，装置开车情况总体顺利。

图为正常运行的氨合成塔近景。

 

    36万吨/年低压合成氨装置的开车成功，意味着我国全面掌握了大型低压合成氨项目的全套自主技术，结束了低压氨合成关键技术长期依赖国外的局面。国产设备和技术打破了国外公司的长期垄断，与国际行业巨头形成多足鼎立的态势，将有力推动国内合成氨工业的进步与发展。

    三十年磨剑

    氨合成技术打破垄断

    合成氨工业诞生于上世纪初，上世纪60年代开始的合成氨装置大型化是其发展史上的一次重大变革。随着世界能源供应的日趋紧张，合成氨工业向大型化、低压化、节能化、安全环保方向发展成为必然趋势。国外合成氨工业以大型装置为主，一般单套装置的生产能力在1000公吨/天以上，目前最大装置的生产能力达到2200公吨/天。

 

图为鲁西化工园区全景。

    我国合成氨工业始于上世纪30年代，1949年以前，中国仅在南京、大连两家合成氨厂，生产能力共计4万吨/年。直到新中国成立后，国内合成氨工业才迎来大发展。1990年，我国氨产量达到2100万吨，居世界第一位；2008年，我国氨产量达到5100万吨。在此期间，我国合成氨产业从无到有，并迅速达到世界先进水平。

    不过，我国大型低压氨合成工艺技术在鲁西大化肥项目之前均采用国外技术。在此项目之前，空分、大型煤气化、耐硫变换、低温甲醇洗、液氮洗等工艺技术经过国内科研院所、企业的通力合作，均实现了国产化，唯独氨合成工艺技术还被国外公司垄断。

    我国对大型设备及技术国产化十分重视。针对大型合成氨工艺技术水平较低的情况，原化工部于上世纪80年代开展了消化吸收国外大型径向塔的攻关项目。1986年，国家经贸委批准我国国产化“八条龙”，其中第七条龙为大型合成氨装置国产化，原化工部批准南化集团研究院负责大型径向氨合成塔的研究开发工作，由南京国昌公司的创始人吕仲明教授级高工担任项目组长。

 

 

 

图为氨合成塔在吊装时的场景。

    该课题组在氨合成反应动力学、径向流体力学及径向氨（甲醇）合成塔创新方面做了大量工作，成功开发出具有自主知识产权的鱼鳞板径向流反应器、多段组合式内件及配套的三重套管直连式废热锅炉等多项应用技术及专利。此次鲁西化工集团36万吨/年合成氨装置中的氨合成单元就是采用了南京国昌公司研发的GC-R023 型大型低压氨合成工艺技术。

    记者了解到，GC-R023 型氨合成塔塔内径2600毫米，塔总高（TL-TL）22000毫米，工作压力≤15.0兆帕，工作温度≤500℃，催化剂装填量67.1m3，氨净值 17%~18%，合成塔阻力≤0.30兆帕，生产能力1200吨/天。GC-R023 反应器工艺气通过径向气体分布筒向心流过催化剂床层进行反应，具有路径短、阻力小、气体分布合理、可选用小粒径催化剂等优点。

    GC型大型低压氨合成技术具有安全性好、氨净值高、能耗较低、余热回收量大等显著特点，完全符合我国合成氨工业的发展方向，打破了国外公司对低压大型氨合成技术的垄断，使我国大型低压合成氨技术全面国产化取得历史性突破。

    强强联合

    鲁西项目一次开车成功

    做合成氨起家的鲁西化工集团具有一流的干部职工队伍，装备制造能力比较强，同时也具备相应的设计资质。通过36万吨/年合成氨项目的实施，鲁西化工集团很好地锻炼了队伍，并进一步增强了技术实力。

    在选择南京国昌大型低压合成氨技术的时候，鲁西化工也比较犹豫，因为国外技术相对成熟，推广应用的项目也很多，业界上下都对引进技术有着较高的认知度。在此之前，国内30万吨级合成氨项目都是引进国外设备，而南京国昌此前做过的最大项目是25万吨/年合成氨，缺少成熟大项目的经验。

     经过双方多次技术交流和反复论证，鲁西化工认识到南京国昌对大型低压径向氨合成塔的基础研究比较扎实，积累的工程经验十分丰富。特别是双方从上世纪90年代合作以来，已有多个成功案例，鲁西化工对南京国昌技术的先进性和可靠性都非常认同，因此，采用南京国昌技术共同进行36万吨/年合成塔及回路的设计与制造应没有问题。同时，国产化技术项目成本比国外低很多，建设周期和技术服务都能够得到保证，因此鲁西化工决定采用南京国昌大型低压氨合成技术。

 

 

 

图为主控室。
 

    最初设计的时候，鲁西化工集团董事长张金成亲自审核工艺包和重要设备图纸，对工艺参数和设备结构提出了很多改进建议。同时，他带领大家在30万吨/年的基础上对设备进行了适当放大，理论产能可达到40万吨/年。据测算，鲁西化工集团36万吨/年规模的合成氨项目，若引进国外技术需要30多亿元，完全采用自主技术后，设备全部实现国产化，使投资降为18亿元左右。

    大型低压合成氨选用国产化技术，除了有效降低成本以外，还可将通常需要一年半的工期压缩到一年时间。更重要的是，在合成氨项目的不同环节之间，国产化技术相互匹配会更为合适。这段时间的试车结果表明，氨合成环节运行顺利，36万吨/年的合成氨产能规模完全可以实现，今后如能进一步优化前工序的供气产能，完全有可能达到40万吨/年的高负荷运转。

    矢志不渝

    全面国产化梦想成真

    应该说，鲁西化工集团董事长张金成是一位执着于企业、倾心于合成氨、痴迷于技术的企业家，倾注几十年的精力于合成氨生产。推动大型低压氨合成技术的国产化，是他职业生涯中的一大愿望。积累了几十年的合成氨生产经验，不能实现大型合成氨装置国产化，张金成心有不甘。同时，鲁西化工集团已经形成的较强装备制造能力和系统工程化的经验也是实现这个梦想的基础。

    同样，南京国昌公司的吕仲明董事长作为学者型企业家，是化工反应工程方面的专家，一辈子专注于大型径向氨合成塔和低压合成氨技术的研究。在鲁西化工考虑是否选用南京国昌大型低压合成氨技术的时候，吕仲明面对质疑和风险掷地有声地说：“若失败就承担全部责任！”这句话，体现了他对合成氨设备国产化的痴迷，也包含着他对自有技术的信心。

    基于强烈的民族自尊心和共同的志向，两位企业家一拍即合，强强联合开始了合作。在南京国昌提供工艺包的基础上，双方就技术方案做了深度探讨，并借鉴国外先进经验，融入各自思路对设计方案进行了修改。通过共同的努力，针对合成塔、废热锅炉等主要设备在内部结构设计上提出了很好的构想，选材上也有所改进，力求简单、实用、耐久、可靠。

    完全采用国内技术的36万吨/年大型低压合成氨装置一次开车成功，不仅是鲁西化工和南京国昌两家企业、两位企业家的功劳，也是国内诸多科研院所和企业共同奋斗的结果。鲁西化工集团36万吨/年规模合成氨项目的成功投产，标志着我国大型低压合成氨工艺技术全面国产化，具有良好的经济效益和社会效益。

    南京国昌和鲁西化工集团依托联合开发的大型低压氨合成工艺，再联合空分、造气、净化等国内自主技术的持有企业，从设计、制造、安装等环节全方位对接业主需求，可以承接大型合成氨项目的总承包，与业内的多家国外巨头形成有力竞争。未来，在该套装置成功的基础上，国产化技术将有望放大至单套45万吨/年到60万吨/年的合成氨规模。如果这一设想能付诸实施，无疑将为我国氮肥行业带来更大的惊喜。

    径向氨合成塔 低压氨合成技术 开发大事纪

　　●1964～1965年，南京化工研究院（下称南化院）率先完成径向反应器分布流体力学的实验研究。
　　●1966年，南化院、华东化工学院分别在上海浦东化肥厂和吴泾化工厂完成我国第一台500～600径向氨合成塔的工业示范装置。
　　●1968～1974年，南化院、华东化工学院、清华大学分别在开封化肥厂、吴泾化工厂、北京化工实验厂建成800（3万吨/年）径向氨合成塔工业生产装置。
　　●1976～1978年，华东化工学院完成径向反应器流体均布设计的研究。
　　●1974～1979年，南化院完成7.5～15兆帕低压下氨合成催化剂的各项反应动力学的研究，建立数学模型。
　　●1980～1990年，原化工部向南化院下达国家重大装备国产化项目之七的《30万吨低压径向氨合成塔》研究任务，南化院负责完成我国自行设计的30万吨低压氨合成塔基础设计。
　　●1991～1998年，华东化工学院与沾益化肥厂、泽普化肥厂等完成1000径向氨塔的改造工作；南化院研究成果应用于我国中型氨厂的改造，并与相关单位合作建成我国第一台1000、1200径向氨合成塔的工业生产装置。
　　●1999～2005年，南京国昌化工科技公司（下称南京国昌）与安阳化肥、肥城化肥厂、宜兴化肥厂合作开发了1500、1600、1800径向氨合成塔，产能扩大到20万吨/年氨。
　　●2005～2009年，南京国昌与山东联盟、山东鲁西等合作，进一步开发2000和2200径向氨合成塔，规模为24万～30万吨/年，合成压力从31.4降至22兆帕，开始向大型化、低压化发展。
　　●2006年，南京国昌与四川金象集团合作开发成功15兆帕低压氨合成技术，同时研发成功与2400径向合成塔配套的三重套管直联式废锅，解决了大型合成塔采用前置式废锅的国产化难题。
　　●2010年，南京国昌与新疆大黄山宏基焦化公司合作，完成了15万吨/年2000 (15兆帕)低压氨合成塔及三重套管直联式废锅等新技术的工业化装置，并一次开车成功。
　　●2011年，南京国昌与山东鲁西集团合作开发成功36万吨大型低压合成氨生产装置，采用2600大型全径向氨合成塔和三重套管直联废锅等全新低压合成技术，实现我国第一套完全自主知识产权的合成氨装置一次开车成功。