天脊煤化工集团是我国最早引进以煤为原料、采用现代煤气化技术生产合成氨的企业。装置原设计产能为30万吨，于上世纪80年代从德国成套引进，采用鲁奇碎煤加压气化、耐硫变换、低温甲醇洗、液氮洗、甲烷转化及托普索氨合成等工艺技术。20多年来，原装置工艺技术已显落后，能耗高，“三废”没有得到有效治理，运行可靠性差，装置生产能力无法满足企业发展对合成氨的需求，液氨缺口每年达到15万吨左右。为此，天脊集团决定在洋装置上实施外科手术式的改造，这一举动当时引起国内外专家的极大关注。

针对碎煤加压煤气化存在的问题，工程技术人员从优化工艺操作、改进材料材质、强化运行维护等多方面进行技术攻关，最终实现了单炉产气量提高10%以上、四炉并运率超过95%的目标。针对原装置采用的低温甲醇洗和液氮洗联合净化工艺，工程技术人员开发应用了变压吸附脱碳提氢新工艺，与原低温甲醇洗、甲烷蒸汽转化装置有机结合，创新了大型煤制合成氨工艺流程配置。

原变换装置变换率低，是系统能耗较高的主要原因之一。要实现装置增产节能目标，必须大幅提高变换率，但变换率提高后，打破了原装置的冷量平衡。天脊技术人员开发了尾气循环补冷技术，巧妙地规避了改造液氮洗设备的技术风险，简便易行，节约了投资，在降低系统能耗的同时，实现了系统冷量平衡和正常运行。针对原装置设计理念和工艺技术相对落后，许多关键设备反应效率低、处理能力差、能耗高的问题，技术人员将大量老式陈旧内件改为高效节能内件，并对相应的工艺流程进行了重新调整配置，提高了反应效率和处理能力，降低了系统能耗。

碎煤加压气化产生的煤气水如何彻底处理，是公认的世界难题，也是鲁奇、萨索尔等国内外煤化工公司一直研究探索的课题。天脊工程技术人员通过对煤气水处理流程进行创新再造，提高了对煤气水中固体杂质、焦油、轻油的分离效率，降低了对后续系统的影响。他们开发了煤气水中压汽提技术和煤气水逆流洗涤新工艺，新增了膜生化处理和反渗透处理装置，使煤气水得到深度处理和循环利用。另外，天脊合成氨产生的含硫尾气比较特殊，是高二氧化碳、低硫化氢气体，气量大、压力低，国内外没有现成的处理技术。为此，天脊工程技术人员利用超重力技术，使硫化氢废气得到有效治理，实现了达标排放。

经过科研人员的持续攻关，天脊合成氨增产节能改造技术的开发与集成应用不仅使合成氨这一传统工业的技术水平得以提升，使碎煤加压气化成为最成熟可靠的煤气化技术之一，而且还能适应我国相对富煤、缺油、少气的能源结构特点，促进现代新型煤化工的发展。目前，天脊的碎煤加压气化、煤气水综合处理，吸附净化与吸收净化相集成技术等成果已在国内多个煤化工项目中推广。