合成氨裝置合成工段的優(yōu)化與調(diào)整

合成氨裝置冷凍系統(tǒng)的工藝優(yōu)化調(diào)整王靜 宇（大慶石化公司化肥廠，黑龍江 大慶163714 ）摘要：文中分析了某化肥廠合成氨裝置合成工段出現(xiàn)的生產(chǎn)問題，重點(diǎn)討論了氨氣壓縮機(jī)105-J能力不足和合成氣壓縮機(jī)103-J能耗高的問題。采取了相應(yīng)的技術(shù)措施，使合成系統(tǒng)的工況得到了明顯的改善。關(guān)鍵詞：合成工段；105-J；103-J；功耗某化肥廠合成氨裝置自擴(kuò)能改造以來，通過技術(shù)改造和優(yōu)化調(diào)整，克服生產(chǎn)瓶頸和薄弱環(huán)節(jié)使合成氨產(chǎn)量達(dá)到485kt/a，每t氨的綜合能耗達(dá)到35020kJ，實(shí)現(xiàn)了裝置的達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。文中結(jié)合裝置擴(kuò)能改造后多年的生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)合成工段的出現(xiàn)的問題進(jìn)行了討論，并提出了相應(yīng)的解決方案。1氨氣壓縮機(jī) 105-J能力不足1.1故障現(xiàn)象裝置進(jìn)入夏季后，循環(huán)水溫度居高不下，經(jīng)常在 30速器PRC-9全開，其控制壓力仍超標(biāo)， 105-J氨氣吸入量計(jì)值。表明冷凍系統(tǒng)熱負(fù)荷太大， 105-J能力不足。

℃以上。氨氣壓縮機(jī)105-J透平調(diào)FRC-9、FRC-10、FRC-11均超過設(shè)1.2原因分析經(jīng)過認(rèn)真的探討和總結(jié)，排除其他原因后，認(rèn)為冷卻器

124-C

水量不足，影響氨氣壓縮機(jī)105-J的做功能力[1]。冷卻器124-C是合成回路中的關(guān)鍵設(shè)備。 124-C的水量不足，則 124-C出口工藝氣溫度較高，造成后部氨冷器 117-C和118-C的冷凍負(fù)荷加大。124-C合成氣出口溫度設(shè)計(jì)為 35℃,實(shí)際達(dá)到 40℃,124-C設(shè)計(jì)溫降 42℃，熱負(fù)荷為 47700kJ/h，差5℃，為設(shè)計(jì)溫差的 1/8，約有6000kJ/h的熱量沒有被水冷卻，需 105-J做功后的氨來冷卻。 124-C的氣氨液化率大大降低，增加了 105-J熱負(fù)荷，影響夏季生產(chǎn)負(fù)荷。具體流程圖見圖 1。128-C105-J 110-F111-F112-FCW117-C118-C119-C124-C106-F120-C圖1冷凍系統(tǒng)和合成系統(tǒng)簡圖圖1冷凍系統(tǒng)和合成系統(tǒng)流程1.3解決辦法通過分析裝置的循環(huán)水流量分配，決定對(duì)從合成氨裝置循環(huán)水來水總管接來水線進(jìn)入

124-C循環(huán)水線進(jìn)行改造。在裝置檢修時(shí)，124-CA/CB，換熱后的水直接進(jìn)入循環(huán)水回水總管上，加大

124-C

的循環(huán)水量，原

124-C

循環(huán)水線斷開，直接進(jìn)入

134-C，回到合成總回水管線[2]。124-C循環(huán)水線改造后，使 124-C循環(huán)水流通量增大，不僅可以更效地帶走 124-C合成氣熱量，降低了后部氨冷器 117－C，118－C，119－C的熱負(fù)荷，從而減小冷凍系統(tǒng)負(fù)荷，將會(huì)大大緩解 105-J熱負(fù)荷過高的問題。改造前后工作運(yùn)行數(shù)據(jù)見表 1。表1124-C水線改造前后105-J數(shù)據(jù)對(duì)比項(xiàng)目設(shè)計(jì)改造前改造后LOAD/%10099.8100.2-1/(th·)62.56362.7FQR-333FRC-15/(m3·h-1)580000625000625000循環(huán)水入口/℃30.82328循環(huán)水出口/℃454337工藝氣入口/℃777070工藝氣出口/℃354037SR-105J/(rmin·-1-66006440)SR-103J/(rmin·-1-1070010700)124-C循環(huán)水改造項(xiàng)目實(shí)施后，大大緩解了105-J熱負(fù)荷過高的問題，提高了生產(chǎn)負(fù)荷。2006年6月份循環(huán)水溫度達(dá)28℃時(shí)，105-J轉(zhuǎn)速6600r/min，負(fù)荷只有90%。124-C循環(huán)水改造項(xiàng)目實(shí)施后，在生產(chǎn)負(fù)荷100%的情況下并且105-J仍有調(diào)節(jié)余地。生產(chǎn)負(fù)荷相差10%，每d至少多產(chǎn)氨140t。2合成氣壓縮機(jī)103-J能耗高問題2.1故障現(xiàn)象每當(dāng)夏季來臨，隨著氣溫的升高，合成氣壓縮機(jī)103-J常出現(xiàn)循環(huán)量大、段間溫度高、功耗居高不下的問題，成了制約進(jìn)一步提高氨產(chǎn)量的瓶頸。其中循環(huán)氣量FRC-15經(jīng)常達(dá)到650000m3/h，合成塔105-D入口氨含量長期在1.18%~1.21%之間，嚴(yán)重影響了合成塔的反應(yīng)效果[3,4]。2.2原因分析經(jīng)過認(rèn)真的排查，并結(jié)合多年的操作經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氨冷器117-C、118-C和與其并聯(lián)換熱器120-C存在著熱負(fù)荷分配不均的問題[5,6]。117-C、118-C的熱負(fù)荷分別為9910kJ/h和20310kJ/h，120-C的熱負(fù)荷為33050kJ/h。當(dāng)120-C入口閥HCV-10全開時(shí)，120-C負(fù)荷幾乎已經(jīng)到了極限，而117-C、118-C則遠(yuǎn)未達(dá)到額定負(fù)荷狀態(tài)。這就造成了120-C出口氣體溫度超高，即使118-C出口溫度低。但是118-C和120-C出口的工藝氣匯合后去119-C換熱后，106-F溫度TR-31只有-24℃，達(dá)不到設(shè)計(jì)溫度-26℃。106-F出口氣相氣閃蒸量大，經(jīng)過120-C換熱后，最終回到103-J高壓缸，造成103-J循環(huán)氣量大，進(jìn)而造成合成塔入口氨含量增高。工藝流程見圖2。105-J圖1冷凍系統(tǒng)和合成系統(tǒng)簡圖圖2系統(tǒng)的工藝流程2.3解決辦法將120-C入口蝶閥HCV-10由全開關(guān)到50%開度。重新分配117-C/118-C和120-C氣量。氣量重新分配后， 等于將合成工藝系統(tǒng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)移一部分到冷凍系統(tǒng)上去了 [7]。HCV-10關(guān)小后，將120-C的氣體轉(zhuǎn)移一部分到 117-C和118-C，去120-C的氣量減少了一部分。這樣120-C和118-C出口氣體匯合后溫度降低了大約 8~9℃，106-F溫度TR-31由原來的-24 ℃降低到3 3-26 ℃，減小了循環(huán)量 FR-15的量，使其由 640000m/h下降到620000m/h左右，降低了約20000m3/h，103-J轉(zhuǎn)數(shù)下降了 50r/min 左右，同時(shí)降低了合成塔入口氨含量，使其由1.18%~1.21%下降到1.08%~1.13%，合成塔反應(yīng)變好，增加了氨產(chǎn)量。3下降到3對(duì)于105-J，由于117-C、118-C的氣量增大，F(xiàn)RC-9由28000m/h23000m/h，3333FRC-10量由22000m/h上升到25000m/h，F(xiàn)RC-11的量由10000m/h下降到12000m/h。在105-J氨氣循環(huán)量一定的情況下，低壓缸吸入的氣體轉(zhuǎn)移到高壓缸，降低了105-J功耗，使得105-J的轉(zhuǎn)數(shù)由6400r/min下降到6250r/min左右。具體數(shù)據(jù)見表2。表2HCV-10調(diào)整前后數(shù)據(jù)對(duì)比項(xiàng)目調(diào)整前調(diào)整后LOAD/%100100TR-107/℃3025TR-191/℃2525TR-31/℃-25-26.5FRC-15/(km3·h-1)640619FRC-9/(km3·h-1)2823FRC-10/(km3·h-1)2225FRC-11/(km3·h-1)1012SR-105J/(rmin·-1)63786239SR-103J/(rmin·-1)1040810346合成塔入口氨含量/%1.211.133結(jié)束語該合成氨裝置冷凍系統(tǒng)經(jīng)過循環(huán)水改造， 105-J能力顯著提高，具備長周期運(yùn)行條件。合成氨裝置合成工藝系統(tǒng)工藝氣經(jīng)過重新分配， 103-J能耗顯著降低， 105-J轉(zhuǎn)數(shù)下降。117-C/118-C和120-C氣量氣量重新分配后， 106-F溫度降低，106-F氣體經(jīng)120-C

回到103-J高壓缸的氣體溫度降低， 103-J循環(huán)氣溫度 TR-107由31℃下降到 25℃，達(dá)到了工藝指標(biāo)的下限。如果循環(huán)水溫度過低或者生產(chǎn)負(fù)荷突然降低， TR-107將超標(biāo)。由于103-J段間設(shè)有分子篩，吸附前部的水和二氧化碳，所以即使 TR-107溫度降低到工藝指標(biāo)下限而超標(biāo)，也不會(huì)生成氨基甲酸銨，對(duì) 103-J葉輪造成影響。參考文獻(xiàn)：姜義君.合成氨裝置冷凍系統(tǒng)優(yōu)化[J].大氮肥，2008，34(1)：220-222.趙學(xué)臣.合成氨裝置冷凍系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造[J].化肥設(shè)計(jì)，2010，48(1)：40-41.陳繼興.合成氨冷凍系統(tǒng)氨壓縮機(jī)帶氨問題解析[J].氮肥技術(shù)，2010，31(1):24-25.孫廣.合成氨裝置冷凍負(fù)荷影響因素[J].瀘天化技，2007，31(4)：387-389.景永峰.合成氨廠冷凍系統(tǒng)節(jié)能改造小結(jié)