合成氨裝置技改與節(jié)能減排措施

丁志表，王志玲

［海洋石油天野化工（集團）有限責任公司，內蒙古呼和浩特 010070］

1 裝置簡介

中海石油天野化工股份有限公司大化肥裝置1996年10月建成投產(chǎn)，年產(chǎn)300kt合成氨、520kt尿素。空分單元采用林德全低壓液氧泵流程，氣化采用謝爾部分氧化廢鍋流程，變換采用飽和熱水塔流程，原料氣凈化采用LVRGL兩步法低溫甲醇洗工藝聯(lián)合液氮洗的工藝，氨合成是凱洛格的臥式合成塔。2005年8月公司對合成氨裝置實施了原料路線由渣油向天然氣的改造，并于2005年10月投產(chǎn)。以下介紹近年來合成氨裝置在節(jié)能減排工作中進行的技術改造和采取的技術管理措施。

2 節(jié)能減排措施

2.1 通過EA207加熱蒸汽改造，減少蒸汽消耗

為配合全廠蒸汽管網(wǎng)平衡及節(jié)能降耗工作，合成氨裝置將凈化崗位甲醇熱再生塔再沸器EA207的熱源由0.44MPa蒸汽改為0.98MPa蒸汽。改造后，在冬季高鍋C爐跳車蒸汽緊張的情況下，可以快速退出0.44MPa管網(wǎng)，優(yōu)先保證10.0MPa管網(wǎng)用汽，達到高鍋單爐（A或 B）保合成裝置運行的目的（而原設計由于EA207使用0.44MPa蒸汽，0.44MPa蒸汽無法退出）。同時，夏季伴熱及采暖蒸汽退出后，0.44MPa管網(wǎng)多余蒸汽從PV708放空，造成浪費。EA207改用0.98MPa蒸汽后，可降低0.44MPa管網(wǎng)操作壓力，以降低兩臺鍋爐給水泵背壓，減少7.0MPa蒸汽用量和0.44MPa蒸汽的產(chǎn)汽量，達到節(jié)約蒸汽的目的。

2.2 增產(chǎn)二氧化碳，降低氨庫液位

（1）停用原料氣氨深冷器EA203，提高硫化氫吸收塔入口原料氣溫度，降低原料氣中的CO2在甲醇中的溶解度，達到降低酸性氣量，增產(chǎn)CO2的目的。

（2）控制好氮洗塔入口脫碳氣溫度，減少甲烷尾氣中CO的含量，提高送至變換崗位的富CO氣量，達到增產(chǎn)CO2的目的。

（3）油改氣后，為了滿足氨碳平衡，在甲醇車間增加了CO2回收裝置，將CO2再生塔DA402五段的汽提氣送至甲醇車間回收CO2?；厥蘸蟮腃O2送入CO2鼓風機入口。由于管線長，為了防止帶液，管線上設計了5個排液管線，將CO2與液體一起排入大氣。為了減少排放量，增加了兩個CO2分離罐，減少CO2排放量，達到增產(chǎn)CO2的目的。

（4）通過降低硫化氫吸收塔的吸收甲醇量，提高甲醇溫度，減少甲醇中溶解的CO2量，達到降低酸性氣量，增產(chǎn)CO2的目的。

2.3 改造燒嘴冷卻水冷卻器，避免脫鹽水排放

油改氣后，氣化爐新燒嘴冷卻水系統(tǒng)投用以后溫度一直比設計值高（屬于設計缺陷），對燒嘴不利，所以采用從導淋排水，借助補入低溫的脫鹽水降溫，造成浪費。經(jīng)對燒嘴冷卻水冷卻器改造后，燒嘴冷卻水溫度達到了設計要求，避免了脫鹽水排放，實現(xiàn)了節(jié)能減排的目的，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，降低生產(chǎn)風險。

2.4 增加氣化廢鍋排污閃蒸罐，回收高溫精制水，副產(chǎn)0.44MPa蒸汽

由于氣化廢鍋液位調節(jié)閥前后壓差大，廢鍋液位調節(jié)閥一直處于內漏狀態(tài)，檢修后也維持不了多久，造成高溫精制水大量排放；冬季開停車過程中大量排放精制水，使生產(chǎn)現(xiàn)場嚴重結冰，形成不安全因素。為此，將廢鍋排放水接入一個壓力等級為1.0MPa的閃蒸灌，回收的高溫精制水送冷凝液回收池，副產(chǎn)的0.44MPa蒸汽，送到0.44MPa蒸汽管網(wǎng)。

2.5 回收空壓機放空氣，解決生產(chǎn)瓶頸

油改氣后，由于甲醇裝置的投產(chǎn)，使得儀表空氣用量增加，因此空干站增加了兩臺空氣壓縮機，供儀表空氣和工廠空氣。空干站新增的空氣壓縮機運行時，每小時有2000m3余量空氣直接放空，浪費電能。而空分裝置每年夏季因空壓機（GB001）打氣量不足制約裝置高負荷生產(chǎn)。為了回收新增空氣壓縮機的余量空氣，通過改造，將新增空氣壓縮機出口管線與空壓機（GB001）出口管線相連。改造后，既回收了空氣壓縮機的余量空氣，緩解了夏季空壓機（GB001）打量不足的問題，又可在空干站新增的空氣壓縮機故障時，由空壓機（GB001）供應儀表空氣或工廠空氣。真正做到合理利用資源、降低能耗、提高企業(yè)經(jīng)濟效益，解決生產(chǎn)瓶頸。

2.6 優(yōu)化開車方案，減少原料氣放空量

合成氨裝置通過總結經(jīng)驗，優(yōu)化開車方案，大大縮短了開車時間，減少了原料氣放空量，降低了能耗，提高了企業(yè)經(jīng)濟效益。

2.7 消除漏點和直排，實現(xiàn)節(jié)能降耗

（1）及時消除合成氨裝置中出現(xiàn)的水、蒸汽和工藝氣漏點。

（2）對裝置中的閥門進行排查，發(fā)現(xiàn)內漏的閥門及時更換，避免介質泄漏，達到節(jié)能降耗的目的。

（3）通過改造，消除合成氨裝置伴熱系統(tǒng)的直排點，回收蒸汽冷凝液。

2.8 解決裝置瓶頸，實現(xiàn)節(jié)能降耗

（1）解決表冷器真空高的裝置瓶頸

由于冷卻水系統(tǒng)比較臟，導致表冷器EA701換熱器列管堵塞，換熱效果下降，表冷器真空度升高至－60kPa，壓縮機能耗增加，并影響到壓縮機的安全運行。為了解決這一瓶頸，對表冷器EA701采用了在線化學清洗。在表冷器EA701冷卻水入口處加入化學試劑，通過滲透、疏松、分散、螯合等作用除去水側表面粘附物、水垢等雜物，以達到凈化金屬表面的目的，改善換熱效果，確保透平安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。清洗后表冷器真空PIA715A下降10～15kPa，解決了裝置瓶頸。

（2）解決凈化崗位氨冷器制冷能力差的裝置瓶頸

2008年10月，凈化崗位氨冷器制冷能力下降，甲醇溫度升高。經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)氣氨管線積液，隨后對管線進行了排液。排液后氨冷器出口溫度稍有下降，但還沒有達到指標要求。經(jīng)過進一步分析判斷，確定是由于變換氣氨冷器EA402內漏后，含二氧化碳的原料氣漏入氨系統(tǒng)后形成碳銨結晶，堵塞了換熱器，同時，在氣氨總管內形成了結晶物，附著在管壁上，造成總管阻力增加，氨冷器制冷效果不好，甲醇溫度升高。針對這一裝置瓶頸，隔離變換氣氨冷器EA402，并在EA402出口氣氨管線上加盲板，防止含二氧化碳的原料氣漏入氨系統(tǒng)，結晶堵塞管線、設備。隨后在EA402氣氨管線與氣氨總管匯合處，采用加熱和振動的方法，使附著在氣氨總管的結晶物脫落，解決了總管阻力高的問題，消除了裝置隱患。

（3）解決變換崗位管線泄漏的裝置瓶頸

由于工藝氣呈弱酸性，建廠時管線連接存在異種鋼焊接的問題，導致管線在長時間運行后頻繁泄漏，造成系統(tǒng)多次停車檢修，減少了合成氨產(chǎn)量，增加了能耗。為了解決這一裝置瓶頸，在經(jīng)過多次排查、論證和分析后，2010年6月檢修時，對變換崗位存在問題的管線、法蘭、閥門進行了更換，對有問題的設備進行了修復，消除了影響裝置長周期安全運行的隱患。

2.9 優(yōu)化方案，縮短氣化爐更換燒嘴時間

在2005年公司對合成氨裝置實施原料路線由渣油向天然氣改造時，氣化爐燒嘴也進行了改造。改造后燒嘴的使用壽命僅有三個月左右，這樣就存在頻繁更換燒嘴的風險作業(yè)。首次更換燒嘴時用時18h，采用氣化爐停車、降溫、更換燒嘴、升溫、投料的程序進行更換。由于更換一次燒嘴時間太長，影響了合成氨產(chǎn)量。于是部門領導和專業(yè)工程師共同研究，優(yōu)化了方案，采用氣化爐不降溫，燒嘴盤管內加水保護的方法更換燒嘴，使更換燒嘴時間由18h縮短到4h，避免了氣化爐長時間單爐運行的狀況。

3 結 語

通過實施持續(xù)的節(jié)能減排、挖潛增效措施，以及在全廠開展 “小改小革評比”活動，狠抓裝置的安全、穩(wěn)定、長周期、高負荷運行，合成氨裝置在2009年、2010年實現(xiàn)了合成氨產(chǎn)量和綜合能耗的歷史新突破。今后，將進一步抓好裝置安全、穩(wěn)定、長周期、高負荷運行，解決裝置瓶頸，繼續(xù)開展 “小改小革評比”活動，實現(xiàn)持續(xù)的節(jié)能減排，使老裝置煥發(fā)出新的風采。