聯(lián)醇生產(chǎn)中降低甲醇能耗的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

袁紅玲 ，張本峰 ，周 翔 ，劉 欣 ，王 攀

(河南心連心化肥有限公司，河南新鄉(xiāng) 453731)

0 前言

隨著甲醇市場(chǎng)持續(xù)低迷，部分甲醇生產(chǎn)裝置被迫減產(chǎn)或停產(chǎn)，裝置利用率大大降低。為擺脫困境，一些合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇企業(yè)紛紛對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)裝置進(jìn)行技術(shù)改造，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，減少甲醇產(chǎn)量，以達(dá)到企業(yè)利潤(rùn)最大化。河南心連心化肥有限公司采用湖南某公司中低壓聯(lián)醇生產(chǎn)工藝，投產(chǎn)以來(lái)，一直穩(wěn)定運(yùn)行。目前，很多使用中低壓聯(lián)醇生產(chǎn)工藝的廠家在生產(chǎn)過(guò)程中一般都使用循環(huán)機(jī)來(lái)提高空速、工藝氣轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)量，此前我公司也不例外。然而，循環(huán)機(jī)的加入給生產(chǎn)帶來(lái)了許多問(wèn)題，主要有以下幾個(gè)方面:①增加了能耗;②增加了預(yù)熱所需的傳熱面積;③帶走了大量的熱量，使反應(yīng)熱不能達(dá)到充分的利用;④增大了冷卻和分離設(shè)備的負(fù)荷;⑤催化床阻力增加，催化劑的壓力增大，降低了催化劑的使用壽命;⑥系統(tǒng)中的惰性氣體積累，降低了反應(yīng)中有效氣體的分壓;⑦系統(tǒng)中的羰基鐵增加，對(duì)設(shè)備的腐蝕增大?；谶@些問(wèn)題的產(chǎn)生，我公司多次組織技術(shù)攻關(guān)，探索低動(dòng)力甲醇運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。本文是在中低壓聯(lián)醇生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，研究在不開(kāi)循環(huán)機(jī)的情況下進(jìn)行的聯(lián)醇生產(chǎn)，通過(guò)對(duì)工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)真正的低動(dòng)力生產(chǎn)。

1 關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)

正常的甲醇生產(chǎn)往往都需要開(kāi)啟循環(huán)機(jī)來(lái)提高低壓甲醇CO、CO2的轉(zhuǎn)化率和空速。本公司正常生產(chǎn)時(shí)低壓甲醇進(jìn)口CO指標(biāo)控制在10.0%以下，中壓甲醇的進(jìn)口CO的指標(biāo)需要控制在2.0%以下。根據(jù)理論轉(zhuǎn)化率及實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)?shù)蛪杭状歼M(jìn)口CO超過(guò)5.0%時(shí)就需要開(kāi)啟循環(huán)機(jī)來(lái)提高CO的綜合轉(zhuǎn)化率，降低低壓甲醇系統(tǒng)出口CO的含量，以防止中壓甲醇的爐溫超標(biāo)。低動(dòng)力甲醇技術(shù)方案的實(shí)施解決了這一問(wèn)題，該方案不需要增加任何設(shè)備，僅通過(guò)對(duì)生產(chǎn)工藝指標(biāo)的控制就能切掉循環(huán)機(jī)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能降耗。其關(guān)鍵技術(shù)在于低壓甲醇進(jìn)口CO指標(biāo)控制在5.0%以下，中壓甲醇的進(jìn)口CO的指標(biāo)控制在1.5%以下。

2 工藝改進(jìn)前后對(duì)比

2.1 工藝流程方面

圖1、圖2是工藝改進(jìn)前后的流程簡(jiǎn)圖。

圖1 開(kāi)循環(huán)機(jī)的工藝流程簡(jiǎn)圖

圖2 不開(kāi)循環(huán)機(jī)的工藝流程簡(jiǎn)圖

由改進(jìn)前后的工藝流程簡(jiǎn)圖對(duì)比可以看出，不開(kāi)循環(huán)機(jī)不僅可以使甲醇生產(chǎn)過(guò)程更加簡(jiǎn)單，還可以省去循環(huán)機(jī)和循環(huán)氣油分兩套設(shè)備，降低了設(shè)備成本。同時(shí)在不開(kāi)循環(huán)機(jī)時(shí)由于空速較小，氣體帶走的反應(yīng)熱較少，系統(tǒng)中冷卻和分離設(shè)備的負(fù)荷就會(huì)降低，這對(duì)氣體的冷卻和分離效率及設(shè)備的壽命都有很大益處。所以，無(wú)論從生產(chǎn)工藝的優(yōu)化還是設(shè)備的利用及保養(yǎng)方面考慮，不開(kāi)循環(huán)機(jī)都存在較大優(yōu)勢(shì)。

2.2 工藝指標(biāo)方面

根據(jù)本公司對(duì)低動(dòng)力甲醇生產(chǎn)工藝的逐步探索，對(duì)主要的幾個(gè)工藝指標(biāo)做出如表1調(diào)整，通過(guò)實(shí)踐證明在不開(kāi)循環(huán)機(jī)的情況下，甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行良好。

表1 改進(jìn)操作前后工藝指標(biāo)對(duì)比 %

2.3 能耗方面

循環(huán)機(jī)是一種耗電量比較大的設(shè)備，在甲醇生產(chǎn)成本中所占的比例較大，就我公司現(xiàn)使用的兩種型號(hào)的循環(huán)機(jī)來(lái)說(shuō)，一種額定功率是550 kW，另一種是額定功率是700 kW，正常運(yùn)行情況下，中低壓甲醇每年電費(fèi)300萬(wàn)元左右;由于循環(huán)機(jī)的加入帶走了大量的反應(yīng)熱，使低壓甲醇崗位副產(chǎn)蒸汽量降低10%左右，每年蒸汽減產(chǎn)約33萬(wàn)元;中低壓甲醇循環(huán)機(jī)每天耗油12Kg，每年耗油費(fèi)用約4.4萬(wàn)元。

表2 循環(huán)機(jī)開(kāi)啟時(shí)中低壓甲醇增加耗能統(tǒng)計(jì) 萬(wàn)元·a－1

由表2可以看出，每年因循環(huán)機(jī)的加入所產(chǎn)生的總費(fèi)用近340萬(wàn)元，大大增加了聯(lián)醇生產(chǎn)的成本。

2.4 產(chǎn)能方面

本次工藝改進(jìn)最大影響就是甲醇的產(chǎn)量，不開(kāi)循環(huán)機(jī)的情況下甲醇的產(chǎn)量必然會(huì)下降，對(duì)于單醇生產(chǎn)來(lái)說(shuō)也許會(huì)得不償失，但對(duì)聯(lián)醇影響則不盡相同。甲醇產(chǎn)量直接決定單醇的生產(chǎn)能力，而衡量聯(lián)醇生產(chǎn)能力的指標(biāo)是“總氨”。在系統(tǒng)原料氣不變的基礎(chǔ)上，提高甲醇的產(chǎn)量，合成氨的產(chǎn)量就會(huì)降低，總氨產(chǎn)量基本上維持不變，所以完全可以根據(jù)市場(chǎng)變化來(lái)調(diào)整醇氨比，使企業(yè)利潤(rùn)達(dá)到最大化。

表3 2006－2010年醇氨產(chǎn)量比情況

表4 2006－2010年醇氨價(jià)格比較

表3與表4分別是2006－2010年的醇氨產(chǎn)量比和醇氨的價(jià)格比，從表中來(lái)看，當(dāng)醇氨價(jià)格比低于1.1時(shí)，醇氨比開(kāi)始下降，減少甲醇生產(chǎn)，當(dāng)價(jià)格比高于1.1時(shí)，醇氨比開(kāi)始上升。所以在聯(lián)醇生產(chǎn)中要根據(jù)市場(chǎng)情況來(lái)調(diào)整醇氨比，在近幾年醇氨價(jià)格比都在1.1以下，應(yīng)適當(dāng)下調(diào)醇氨比，減少甲醇的產(chǎn)量，提高氨的產(chǎn)量。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)本公司的實(shí)際運(yùn)行證明，不開(kāi)循環(huán)機(jī)每年可以節(jié)省生產(chǎn)成本約340萬(wàn)元。改進(jìn)后低壓甲醇和中壓甲醇切掉了循環(huán)機(jī)和循環(huán)氣油分兩套設(shè)備，精簡(jiǎn)了工藝，降低了能耗;同時(shí)崗位的冷卻及分離設(shè)備一般在低負(fù)荷下運(yùn)行，不僅延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，也增加了設(shè)備的冷卻和分離效率。由于最近幾年甲醇市場(chǎng)的不景氣，不開(kāi)循環(huán)機(jī)所引起甲醇產(chǎn)量的降低并沒(méi)有影響公司的總體利潤(rùn)，反而氨產(chǎn)量的提高使公司最近幾年的利潤(rùn)持續(xù)升高。