徐嚴偉 ，周 翔 ，王 攀 ，劉 欣

(河南心連心化肥有限公司，河南新鄉(xiāng) 453731)

河南心連心化肥有限公司“24·40”項目(24萬t/a合成氨，40萬t/a尿素)氨合成工段采用湖南安淳高科技有限公司設計的ⅢJD-2000Φ2500氨合成塔，已運行數(shù)年，裝置運行穩(wěn)定，但存在著合成塔阻力較大的問題。塔阻力較大增加了氨合成系統(tǒng)的阻力，會使合成氨的成本因電耗的增加而增加。如何在不改變合成塔內件的情況下，適當調整氣體在塔內的流程，從而降低合成塔的阻力，我公司進行了大膽的探索。

1 氨合成塔

1.1 氨合成塔內件結構

氨合成內件由一個直形異徑的冷管束、一個氣體混合分布器和一個分氣筒組成，把觸媒床分成一軸兩徑，三個絕熱段，一個內冷段，凈空高22 m，觸媒容積68 m3，徑向段占整個觸媒床層80%，采用分流工藝，床層上下直通，觸媒可以自卸。

1.2 塔內流程

含氨2%未反應氣分股進塔。一股25%～30%未反應冷氣，由合成塔下部環(huán)隙進入，由下而上，在塔頂引出，匯合塔外熱交換器加熱的10% ～15%的熱氣，再進冷管束。在冷管加熱后，直接由上升管進入催化劑床層“0”米。另一股65% ～70%的氣體經由塔外熱交換器加熱至175～190℃，其中50% ～60%進塔內下部換熱器管內，與出塔氣體換熱后進上部換熱器的管內，與出混合分布器氣體換熱，加熱至370℃，從換熱器與中心管之間的環(huán)隙向下翻進中心管，經中心管進入催化劑床“0”米，與冷管束出來的未反應氣體混合，進入上絕熱層反應。反應后氣體經由混合分布器進入塔內上換熱器間冷卻，進入第二層徑向絕熱反應，在徑向進入內冷層反應，進入塔內換熱器間，被管內冷氣冷卻至350℃出塔［1］。

2 降低塔壓差改造

合成塔降低壓力改造前主進氣是通過底部換熱器、上部換熱器再通過中心管進入觸媒層。改造后部分主進氣通過底部副線不經底部換熱器直接進入上部換熱器在經過中心管進入觸媒層，避免了底部換熱器的阻力，從而達到降低塔壓差目的。2012年中修我廠對合成底部副線進行了改造，開車投運后，對底部副線全關與全開兩種狀況進行了對比，得到以下數(shù)據(jù):

從表1可以看出，在同樣的條件下，合成塔底部副線全開與全關相比，塔壓差降低了0.042 MPa，系統(tǒng)壓差降低了0.078 MPa。一層與三層爐溫有所下降，出塔溫度升高3℃(主要是底部換熱氣冷氣量減少)，每小時多產蒸汽約500 kg，合成系統(tǒng)壓力降低0.53 MPa，主要是降低塔壓差后，增加了循環(huán)量，合成系統(tǒng)壓力下降。

3 改造前后正常工況下工藝對比

改造前后，我們分別增加循環(huán)量，調整其它副線，將合成塔壓差都控制在0.992 MPa以達到相對穩(wěn)定的工況，此時工藝對比如表2所示。

表1 底部副線全關與全開兩種狀況工藝對比

表2 改造前后正常工況工藝對比

從表2可以看出:①環(huán)隙氣的流量由改造前的79 080 Nm3/h降低到改造后的55 270 Nm3/h，主要是塔底副線改造后，底部副線阻力的降低以及減少冷量降低三層爐溫的氣量;使熱交主進氣流量由改造前的215 000 Nm3/h增加到改造后的239 900 Nm3/h，由于主進氣溫度在220℃左右而冷氣溫度在20℃左右，所以增加主進氣的流量，有利于合成氨反應，這樣就達到降低合成系統(tǒng)壓力和噸氨電耗的目的。同時熱交冷氣流量增加后，熱交熱氣的流量不變，換熱能量增加，從而出熱交出口溫度由改造前的87.4℃降低到78.6℃，這樣使軟水加熱器氣體出口由改前的57℃降低到48.9℃，從而使冷交熱氣出口溫度由改前的0.8℃降低到-1.5℃。冷交熱氣出口溫度降低后，減輕了氨冷負荷，也就降低了冰機的負荷，使冰機耗電量降低(2#冰機負荷由原來的76%降低到40%，電流降低5～6 A，經計算每安電流耗電1 2 kW·h，每天電耗可以降低1 728 kW·h)。②合成塔出氣溫度升高，主要是因為一部分氣體通過底部副線直接進入上部換熱器，使入塔冷氣進入合成塔底部換熱器的流量減少，而出塔熱氣的流量不變，這樣使出塔溫度由改造前的332.8℃升高到改后的338.2℃。合成塔出塔氣溫度升高后，使廢鍋產出的蒸汽量由原來的21.8 t/h增加至 23.47 t/h，蒸汽量多產約 1.67 t/h。

4 結語

我公司對ⅢJD-2000Φ2500氨合成塔降低阻力的改造，在不改變合成塔內件的前提下，適當調整工藝氣體在合成塔內流程，取得了一定的效果，此種改造方式投資費用低，見效快，為公司節(jié)能降耗起到了促進作用。我們將對新增的底部副線全開，將合成塔控制在0.950 MPa，減小合成循環(huán)量，適當提高合成系統(tǒng)壓力，對比合成循環(huán)量高低對高壓機、循環(huán)機和冰機電耗的影響，探索更加經濟的運行模式。