针对大庆石化公司45万吨合成氨装置采用美国凯洛格工艺,以天然气、空气、水为原料生产氨。主要包括天然气转化、净化、压缩、合成等工序。本研究采用通用的国际流程模拟研究软件系统对中国石油大庆石化公司45万吨合成氨装置氨合成工段进行物料平衡、能量平衡的优化研究,分析目前生产装置的节约能源消耗的方法及可行性,通过优化研究,找到节能降耗的途径,解决实际问题。研究发现,在目前装置上通过向系统中补加氢气和空气的方法来提高合成工段的有效气含量,进而提高合成塔内催化剂效率的方法来提高合成塔的产能,可达到节能、增产的目的。通过对大庆石化公司内部各个装置的调研发现,化工一厂裂解装置中有部分剩余氢气没有用途,需要作为燃料使用或者经火炬燃烧后向大气排空,形成极大地浪费。通过模拟研究发现,将该部分气体回收并补加到合成氨装置内部,同时在二段转化工段向体系补充所需要的空气,可以实现提高合成工段有效气含量的目的,进而提高合成塔内催化剂效率(提高合成塔出口气中氨浓度),可降低合成气循环比、使压缩机的负荷降低,使冷却器、加热器的负荷降低,提高热量回收效率。最终可达到在天然气原料消耗基本不增加的情况下,年增产1.7万吨,吨氨能耗降低0.5GJ的效果,经济效益和社会效益明显。