張?zhí)m云

(石家莊柏坡正元化肥有限公司河北石家莊050401)

擴(kuò)能技術(shù)改造總結(jié)

張?zhí)m云

(石家莊柏坡正元化肥有限公司河北石家莊050401)

河北石家莊柏坡正元化肥有限公司(以下簡(jiǎn)稱柏坡公司)隸屬于河北陽(yáng)煤正元集團(tuán)，年產(chǎn)合成氨180kt、尿素300kt、二甲醚100kt及雙氧水100kt。隨著市場(chǎng)形勢(shì)的變化，2013年，柏坡公司對(duì)合成氨裝置進(jìn)行了擴(kuò)能改造，對(duì)尿素裝置進(jìn)行了節(jié)能改造，合成氨生產(chǎn)能力由原68機(jī)(以L機(jī)17m3/min為1機(jī)，下同)擴(kuò)產(chǎn)至84機(jī)，各工段均進(jìn)行了不同程度的擴(kuò)能、節(jié)能改造。

1 脫硫工段改造

由于氣量增加，脫硫工段超負(fù)荷運(yùn)行，氣體在脫硫塔內(nèi)停留時(shí)間縮短，脫硫效率滿足不了生產(chǎn)需要?，F(xiàn)將脫硫塔高度由原31604mm增高至35604mm，脫硫塔填料由3段改為4段。改造后，脫硫效率明顯提高。增加12000m3/h再生泵和脫硫泵各1臺(tái)，增加再生脫硫液量，以增強(qiáng)再生效果。同時(shí)，由于變換工段也進(jìn)行了相應(yīng)的改造，出口氣體中硫化氫指標(biāo)提高相對(duì)減輕了脫硫工段的負(fù)荷。

2 變換工段改造

原裝置2套變換系統(tǒng)分別采用中低低工藝和中串低工藝，2套變換系統(tǒng)均存在系統(tǒng)壓差大、出口氣中CO含量偏高等問(wèn)題，滿足不了生產(chǎn)需要。2013年，分別對(duì)2套變換系統(tǒng)進(jìn)行改造，均改為全低變工藝，減少了換熱設(shè)備，氣體膨脹量減少，系統(tǒng)壓差降低，滿足了生產(chǎn)工藝要求。

改造效果:①改造后，噸氨耗蒸汽量由原來(lái)的150～200kg降至10kg，達(dá)到了減少蒸汽用量、降低蒸汽消耗的目的;②變換系統(tǒng)改為全低變工藝系統(tǒng)后，氣體膨脹量減少，系統(tǒng)阻力降低，由原0.11～0.12MPa降至0.07～0.08MPa;③變換系統(tǒng)出口氣中CO含量可調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)大，φ(CO)可在1.5%～10.0%調(diào)整，達(dá)到了降低醇氨比、提高合成氨產(chǎn)量的目的;④變換系統(tǒng)改造后，系統(tǒng)熱量得到有效利用，外供熱量減少，水冷器循環(huán)水負(fù)荷降低，水冷器出口氣體溫度由原來(lái)50℃降低至40℃以下;⑤飽和塔進(jìn)水管位置下移后，系統(tǒng)循環(huán)水量增加且不存在帶液現(xiàn)象。

3 壓縮工段改造

(1)壓縮工段的壓縮機(jī)型式落后、機(jī)型復(fù)雜、備件凌亂，生產(chǎn)和維修任務(wù)量較大，且消耗偏高。改造后，淘汰部分落后壓縮機(jī)機(jī)型，壓縮機(jī)由原來(lái)16臺(tái)減少至10臺(tái)，即保留原5臺(tái)H280型和3臺(tái)4M20型壓縮機(jī)，拆除了3臺(tái)H12型、4臺(tái)4M8型和1臺(tái)4M16壓縮機(jī)，新增2臺(tái)8M100型壓縮機(jī)。隨著系統(tǒng)改造，各段壓力降低，電耗明顯降低，且新增的8M100型壓縮機(jī)各段冷卻均使用蒸發(fā)冷凝器，由各壓縮機(jī)油冷、填料冷卻水補(bǔ)入系統(tǒng)，減少了循環(huán)水量，并降低了水泵能耗。

(2)對(duì)壓縮機(jī)外管進(jìn)行了改造:壓縮機(jī)為七段壓縮，壓縮機(jī)進(jìn)行流程規(guī)劃，六段壓縮氣體到中壓甲醇合成系統(tǒng)后，醇后氣分別進(jìn)入中壓甲烷化28機(jī)(一般開(kāi)16～20機(jī)，簡(jiǎn)稱流程Ⅰ)和壓縮機(jī)六段進(jìn)口72機(jī)(一般開(kāi)64機(jī)，簡(jiǎn)稱流程Ⅱ)兩路。

流程Ⅰ:中壓甲醇→壓縮機(jī)六段→壓縮機(jī)七段→高壓醇烷化→Φ2400mm氨合成系統(tǒng);流程Ⅱ:中壓甲醇→中壓甲烷化→壓縮機(jī)七段→Φ2400mm氨合成系統(tǒng)。流程Ⅰ與流程Ⅱ之間用盲板隔開(kāi)，遇到異常情況時(shí)，更換盲板位置，系統(tǒng)能單獨(dú)運(yùn)行，也能并聯(lián)運(yùn)行。

4 醇烷化工段改造

(1)柏坡公司原有Φ1200mm、Φ1400mm和Φ1800mm中壓甲醇系統(tǒng)各1套，3套系統(tǒng)共有5臺(tái)循環(huán)機(jī)，其中3臺(tái)4m3/min循環(huán)機(jī)、1臺(tái)10m3/min循環(huán)機(jī)和1臺(tái)13m3/min循環(huán)機(jī)。原有1套Φ1000mm中壓甲烷化系統(tǒng)，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，甲烷化系統(tǒng)明顯不能滿足生產(chǎn)需要。在本次規(guī)劃中增加了1套高壓醇烷化系統(tǒng)(為山東海化公司拆舊設(shè)備)，與Φ2400mm氨合成系統(tǒng)形成同等壓力等級(jí)。

高壓甲醇系統(tǒng)工藝流程:來(lái)自氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)七段出口氣體(25MPa，35℃)進(jìn)入氨合成補(bǔ)充氣油水分離器，除去氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)帶來(lái)的油污及壓縮冷凝水后，一路進(jìn)入高壓甲醇塔環(huán)隙換熱和冷卻塔壁，另一路進(jìn)醇化塔前換熱器殼程換熱。換熱后氣體分為5股:4股作為冷凝氣調(diào)節(jié)催化劑床層溫度，剩下1股由高壓甲醇塔二段進(jìn)口入塔內(nèi)下部換熱器與環(huán)隙氣混合后經(jīng)底部換熱器中心管進(jìn)入催化劑床層反應(yīng);反應(yīng)后氣體出塔后進(jìn)入塔外氣氣換熱器管內(nèi)換熱，換熱后氣體(75℃)進(jìn)入水冷器，出水冷器氣體(35℃)進(jìn)甲醇分離器，將生成的甲醇分離下來(lái)，出甲醇分離器氣體去高壓甲烷化系統(tǒng)。

高壓甲烷化系統(tǒng)工藝流程:來(lái)自高壓甲醇?xì)怏w(25MPa，35℃)分為2路，一路進(jìn)入高壓甲烷化塔環(huán)隙換熱和冷卻塔壁，另一路進(jìn)塔外氣氣換熱氣殼程，換熱后的氣體(165℃)由高壓甲烷化塔二段進(jìn)口直接入塔與環(huán)隙氣混合，然后經(jīng)中心管進(jìn)入催化劑床層反應(yīng);反應(yīng)后的氣體由高壓甲烷化塔二段出口出塔(108℃)進(jìn)塔前氣氣換熱器管程，氣體被冷卻至80℃進(jìn)水冷器，氣體被冷卻至35℃進(jìn)高壓甲烷化系統(tǒng)的水分離器，將生成的水及氣體中原有氣態(tài)水分離下來(lái)，分離水后的氣體送至氨合成系統(tǒng)氨分離器入口。

由于甲醇市場(chǎng)形勢(shì)較好，變換系統(tǒng)出口氣中CO含量控制得較高，中壓甲醇系統(tǒng)的出口氣中φ(CO+CO2)由原0.5%～0.7%提高到0.9%～1.1%，直接送至高壓醇烷化系統(tǒng)進(jìn)一步凈化，高壓醇烷化系統(tǒng)縮小配碳閥開(kāi)度，保證氨合成系統(tǒng)進(jìn)口氣體微量含量指標(biāo)，同時(shí)提高了甲醇產(chǎn)量。

5 合成工段改造

柏坡公司原有Φ800mm、Φ1000mm以及Φ1200mm氨合成系統(tǒng)各1套，3套系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行。隨著系統(tǒng)加量，氨合成系統(tǒng)壓力達(dá)31MPa，電耗較高。2013年4月15日，投運(yùn)了正元公司設(shè)計(jì)的Φ2400mm氨合成系統(tǒng)，原來(lái)的3套老系統(tǒng)全部停運(yùn)。

主要改造項(xiàng)目:①采用雙廢熱鍋爐流程，產(chǎn)生不同品位的蒸汽，廢熱鍋爐Ⅰ產(chǎn)生1.3MPa的中壓蒸汽，廢熱鍋爐Ⅱ副產(chǎn)的0.4MPa低壓蒸汽用于溴化鋰制冷機(jī)組，多余的蒸汽補(bǔ)入低壓蒸汽管網(wǎng);②采用溴化鋰制冷技術(shù)，將廢熱鍋爐產(chǎn)生的低壓蒸汽作熱源制取低溫水，用于循環(huán)反應(yīng)氣體中氨的冷凝，冷凝部分液氨，冰機(jī)負(fù)荷制冷量負(fù)荷降低，節(jié)省電耗。

改造效果:①由于Φ2400mm氨合成系統(tǒng)壓力低、冷交換器溫度低，氫氮混合氣在液氨中的溶解度降低，弛放氣氣量明顯減少，等壓吸收和提氫負(fù)荷降低。②由于系統(tǒng)壓力較高，3套合成系統(tǒng)在不減量的前提下只得增加放空氣量，循環(huán)氣中φ(CH4)控制在14%～16%，噸氨放空氣氣量達(dá)260.6m3。Φ2400mm氨合成系統(tǒng)投運(yùn)后，系統(tǒng)輕負(fù)荷運(yùn)行，循環(huán)氣中φ(CH4)控制在19%～21%，噸氨放空氣氣量為201.6m3，噸氨放空氣氣量減少59.0m3，氨產(chǎn)量減少125kg/h，即氨產(chǎn)量減少3000kg/d。③雙廢熱鍋爐、雙水冷器、雙冷交換器裝置投運(yùn)后，冰機(jī)制冷量明顯降低，由原來(lái)的1884kJ/h降至837kJ/h。④壓縮主機(jī)和冰機(jī)噸氨電耗降低了142kW·h。⑤為了回收合成塔出口氣體熱量和合理利用能量，設(shè)計(jì)了產(chǎn)生不同壓力等級(jí)的蒸汽，廢熱鍋爐Ⅰ利用合成塔出口氣體熱量副產(chǎn)1.3MPa中壓蒸汽，直接并入中壓蒸汽管網(wǎng);廢熱鍋爐Ⅱ利用廢熱鍋爐Ⅰ出口氣體熱量副產(chǎn)0.4MPa的低壓蒸汽，除作為溴化鋰制冷機(jī)組熱源外，剩余的并入低壓蒸汽管網(wǎng)，供造氣系統(tǒng)使用。⑥Φ2400mm氨合成系統(tǒng)氨合成反應(yīng)熱利用率可達(dá)94.3%。

6 存在的不足

(1)合成氨裝置能滿足84機(jī)生產(chǎn)需要，但甲醇市場(chǎng)好轉(zhuǎn)后，造氣工段沒(méi)有擴(kuò)能，只有18臺(tái)造氣爐，限制了生產(chǎn)，出現(xiàn)氣量緊張現(xiàn)象，為穩(wěn)定生產(chǎn)系統(tǒng)控制在76～80機(jī)生產(chǎn)。

(2)一次水緊張，預(yù)處理裝置沒(méi)有進(jìn)行改造，直接影響到水量、水質(zhì)問(wèn)題。

(3)尿素系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行擴(kuò)能改造，950t/d的生產(chǎn)能力不能匹配擴(kuò)產(chǎn)后合成氨的產(chǎn)量，且CO2放空量較大。

2014-05-04)