焦?fàn)t氣制費(fèi)托油蠟聯(lián)產(chǎn)液氨工藝中合成氨系統(tǒng)的提效改造

孟華平，石震宇

（1.潞安化工集團(tuán)有限公司，山西 長治 046000；2.天脊集團(tuán)工程有限公司，山西 長治 047507）

我國作為農(nóng)業(yè)大國，對合成液氨的需求量龐大。目前國內(nèi)外的合成氨工藝都已較為成熟，怎樣進(jìn)一步提高液氨的產(chǎn)量，滿足國內(nèi)的液氨需求，是需要面對的一個(gè)課題。當(dāng)前化工生產(chǎn)的大環(huán)境中，單一的產(chǎn)品受市場影響較大，抗沖擊力不強(qiáng)，不能滿足市場經(jīng)濟(jì)的需要，多元化的產(chǎn)品鏈顯得日益重要，在此背景下，焦?fàn)t氣制費(fèi)托蠟、焦?fàn)t氣制甲醇等聯(lián)產(chǎn)合成氨的項(xiàng)目越來越多。本文以某年產(chǎn)6萬t費(fèi)托油蠟聯(lián)產(chǎn)12萬t液氨項(xiàng)目為依托，對其提效改造情況進(jìn)行剖析，以供參考。

1 焦?fàn)t氣制費(fèi)托油蠟聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝流程

焦?fàn)t氣制費(fèi)托油蠟聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝流程示意圖如圖1所示（虛線部分為后續(xù)改造新增精脫硫至尾氣轉(zhuǎn)化管線）。

圖1 焦?fàn)t氣制費(fèi)托油蠟聯(lián)產(chǎn)合成氨工藝流程示意圖

焦化廠送來的焦?fàn)t氣經(jīng)化產(chǎn)裝置除焦油、脫氨、脫苯、脫硫、除塵后，進(jìn)入氣柜增壓，之后進(jìn)入精脫硫裝置進(jìn)行有機(jī)硫加氫和氧化鋅精脫硫，精脫硫后的工藝氣經(jīng)甲烷轉(zhuǎn)化、MDEA脫CO2后，一部分去PSA-H2系統(tǒng)提取氫氣，另一部分凈化氣經(jīng)壓縮機(jī)增壓后進(jìn)入F-T合成工序生產(chǎn)鈷基蠟，F(xiàn)-T合成工序的F-T尾氣送至合成氨工序，經(jīng)尾氣轉(zhuǎn)化、中低溫變換、PSA-CO2后，與PSA-H2送來的氫氣混合后進(jìn)入甲烷化裝置，后經(jīng)壓縮機(jī)增壓后進(jìn)入氨合成裝置生產(chǎn)無水液氨。

2 提效改造過程

2.1 新增精脫硫至尾氣轉(zhuǎn)化管線，縮短合成氨開車時(shí)間

2.1.1 技改實(shí)施方案

在焦?fàn)t氣氣量不足時(shí)，如何有效組織合成氨裝置開車、縮減開車時(shí)間，成為當(dāng)前急需解決的問題。

為縮短合成氨開車時(shí)間，技改時(shí)在精脫硫裝置工藝氣出口增加一條至尾氣轉(zhuǎn)化裝置的精脫硫氣管線（見圖1中虛線部分），并配套水冷器、調(diào)節(jié)閥，將經(jīng)過精脫硫的焦?fàn)t氣降溫后與F-T尾氣混合，這樣既可消除因甲烷含量低給系統(tǒng)造成的安全隱患，又可實(shí)現(xiàn)合成氨裝置與甲烷轉(zhuǎn)化裝置同時(shí)開車，縮短合成氨裝置的開車時(shí)間，且該方案投資少，見效快。

2.1.2 技改效果

（1）當(dāng)焦化廠焦?fàn)t氣供給量不足以支撐合成油和合成氨兩套系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，可實(shí)現(xiàn)合成氨裝置在合成油系統(tǒng)停車情況下單獨(dú)開車，避免兩套系統(tǒng)都低負(fù)荷、高消耗的情況，大大提高了焦?fàn)t氣利用率，降低了系統(tǒng)能耗。

（2）技改實(shí)施后，凈化焦?fàn)t氣可直接送至尾氣轉(zhuǎn)化裝置，極大地縮短了合成氨裝置的開車時(shí)間。

（3）合成氨裝置原料氣為精脫硫氣和F-T合成尾氣，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如遇F-T合成裝置跳車的緊急情況，合成氨裝置可直接將F-T合成尾氣切斷，系統(tǒng)保持純精脫硫氣運(yùn)行，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

（4）技改實(shí)施后，在F-T合成裝置開車初期或催化劑低溫運(yùn)行期間，精脫硫氣與低甲烷含量的F-T尾氣混合進(jìn)入合成氨裝置，提高合成氨裝置原料氣中的甲烷含量（技改前、后煤氣組分見表1），可使低甲烷含量的F-T尾氣得到充分利用，減少了因F-T尾氣放空造成的經(jīng)濟(jì)損失及環(huán)保壓力。

表1 技改前、后煤氣組分

（5）技改實(shí)施后，合成氨裝置開車時(shí)間可縮短約20 d，油氨聯(lián)產(chǎn)全流程開車時(shí)間縮減至10 d。按液氨產(chǎn)量360 t/d、售價(jià)3 000元/t計(jì)，僅以一次F-T合成和合成氨裝置聯(lián)合開車計(jì)算，即可增加效益2 160萬元。

2.2 合成氨裝置原料氣低壓補(bǔ)氮運(yùn)行提效改造

2.2.1 技改實(shí)施方案

由于原設(shè)計(jì)尾氣轉(zhuǎn)化處理氣量不足，造成原料氣不能順利送到氨合成工序。

將原有的兩臺富氮空氣壓縮機(jī)（見圖1中的A機(jī)和B機(jī)）中的一臺（A機(jī)）改造為純氮?dú)鈮嚎s機(jī)，設(shè)在PSA脫碳之后、甲烷化之前，并增加相關(guān)的自調(diào)閥組，使兩臺壓縮機(jī)可同時(shí)獨(dú)立運(yùn)行。改造后的純氮?dú)鈮嚎s機(jī)（A機(jī)）直接將純氮?dú)馑椭涟焙铣晒ば颍M(jìn)行合成氣H2、N2比調(diào)整；另一臺富氮空氣壓縮機(jī)（B機(jī)）保持不變，為尾氣轉(zhuǎn)化裝置二段爐提供空氣。此次技改實(shí)施后，徹底解決了氨合成裝置合成氣中氮?dú)饬坎蛔?，H2、N2比調(diào)整滯后的問題，提高了液氨產(chǎn)量。

2.2.2 技改效果

（1）在同等生產(chǎn)負(fù)荷條件下，增加了液氨產(chǎn)量。

（2）技改實(shí)施后，尾氣轉(zhuǎn)化、中低溫變換、甲烷化工序等系統(tǒng)壓差明顯降低，壓力、溫度等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化，延長了設(shè)備使用壽命，提高了系統(tǒng)安全性。

（3）合成氨裝置實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)氮后，再次提高了F-T尾氣利用率。

（4）技改實(shí)施后，液氨產(chǎn)量增加1.25 t/h，以一年為周期（生產(chǎn)時(shí)間按8 000 h計(jì)），每年可增產(chǎn)液氨10 000 t，按售價(jià)3 000元/t計(jì)，年增加效益約3 000萬元。

3 結(jié) 論

對某6萬t/a費(fèi)托油蠟聯(lián)產(chǎn)12萬t/a合成氨的技改表明：通過增加精脫硫至尾氣轉(zhuǎn)化管線改造，實(shí)現(xiàn)了各種工況下生產(chǎn)系統(tǒng)的切換運(yùn)行，縮短了系統(tǒng)開車時(shí)間，提高了F-T尾氣利用率和裝置運(yùn)行的安全性，達(dá)到了提產(chǎn)增效的目的，以一次F-T合成和合成氨裝置聯(lián)合開車計(jì)算，可增加效益2 160萬元；通過實(shí)施合成氨裝置原料氣低壓補(bǔ)氮運(yùn)行提效改造，實(shí)現(xiàn)了合成氨裝置精準(zhǔn)補(bǔ)氮，打破了原設(shè)計(jì)尾氣轉(zhuǎn)化處理氣量不足的瓶頸，進(jìn)一步優(yōu)化了合成氨系統(tǒng)的工藝操作，年可增加經(jīng)濟(jì)效益約3 000萬元。