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大型合成氨裝置超低負(fù)荷運(yùn)行的注意事項(xiàng)與節(jié)能措施

文檔作者：魯軍1，李勝軍2 文檔來源： 1．中原大化集團(tuán)有限公司 2．龍宇煤化工有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月23日
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Aug．2010·56·化肥設(shè)計(jì)Chemical Fertilizer Design第48卷第4期2010年8月大型合成氨裝置超低負(fù)荷運(yùn)行的注意事項(xiàng)與節(jié)能措施魯軍1，李勝軍2(1．中原大化集團(tuán)有限公司，河南濮陽457000；2．龍宇煤化工有限公司，河南永城476600)中圖分類號(hào)：TQll3．251 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004—8901(2010)00—0056—02河南省中原大化集團(tuán)有限公司合成氨裝置采用UHDE—AMV技術(shù)。該技術(shù)的節(jié)能特點(diǎn)是：降低一段爐負(fù)荷、二段爐加入過量空氣、采用燃?xì)廨啓C(jī)、采用改良苯菲爾脫碳流程、設(shè)置氨回收和氫回收單元、設(shè)置透平發(fā)電機(jī)等措施，噸氨能耗降到28．8 kJ。該裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力滿負(fù)荷為28．9 km3／h，產(chǎn)合成氨1 000t／d，原料天然氣由中原油田供給。由于油田供應(yīng)的天然氣量波動(dòng)很大，裝置難以滿負(fù)荷生產(chǎn)。自從2006年冬季以來，天然氣供應(yīng)嚴(yán)重不足，合成氨裝置負(fù)荷迫不得已維持在38％一46％的負(fù)荷下(11．0—13．0 dam’／h)生產(chǎn)。2009年11月19日負(fù)荷降低到5 dam3／h(17．3％)，生產(chǎn)操作難度相當(dāng)大。筆者擬針對(duì)裝置在超低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)易出現(xiàn)的問題和采取的措施作一介紹。1 超低負(fù)荷運(yùn)行注意事項(xiàng)(1)控制原料氣壓縮機(jī)入口壓力。任何情況下原料氣壓縮機(jī)一段入口壓力都要大于0．12 MPa(0．06 MPa跳車)，防喘振循環(huán)氣量應(yīng)大于26．0 kmj／h，以防止壓縮機(jī)入口壓力過低而跳車。以前曾經(jīng)發(fā)生壓縮機(jī)人口壓力0．11 MPa生產(chǎn)時(shí)，原料氣組分突然波動(dòng)，機(jī)組入口壓力迅速下降，操作人員發(fā)現(xiàn)時(shí)再處理，壓縮機(jī)已跳車并致使全系統(tǒng)停車。(2)控制蒸汽溫度和壓力。該裝置原始設(shè)計(jì)高壓蒸汽(11．2 MPa，530℃)由3臺(tái)廢熱鍋爐和1臺(tái)輔助鍋爐供給。高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)冰機(jī)透平和發(fā)電機(jī)透平做功進(jìn)人中壓蒸汽(5．15 MPa，420℃)管網(wǎng)，中壓蒸汽驅(qū)動(dòng)原料氣壓縮機(jī)、合成氣壓縮機(jī)、CO：壓縮機(jī)透平。后來隨著新項(xiàng)目的建設(shè)，高壓、中壓蒸汽大部分都由燃煤鍋爐供給，故保證燃煤鍋爐送汽的質(zhì)量至關(guān)重要，應(yīng)確保少部分自產(chǎn)蒸汽溫度參數(shù)合格，現(xiàn)場(chǎng)蒸汽系統(tǒng)噴水降溫器全部關(guān)閉，必要時(shí)可少開蒸汽減壓站。過熱高壓蒸汽大于460℃，過熱中壓蒸汽大于380℃，否則，對(duì)機(jī)組和催化劑均不利。(3)控制系統(tǒng)壓力。系統(tǒng)壓力應(yīng)大于3．2 MPa，以確保脫碳的吸收率和CO：凈化度，減少工藝氣帶入脫碳的水分，保證再沸器的換熱效率。(4)控制一、二段轉(zhuǎn)化爐溫度。由于負(fù)荷低，一段爐溫度控制得相對(duì)較低，在745～755℃(正常770—780℃)，既能保證甲烷轉(zhuǎn)化率，又能節(jié)省燃料，還對(duì)轉(zhuǎn)化管壁溫度有利。二段爐適當(dāng)多加空氣，既對(duì)系統(tǒng)壓力有利，又能加強(qiáng)蒸汽品質(zhì)，還可以保證二段爐甲烷的轉(zhuǎn)化率。(5)控制合成回路氫氮比。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)應(yīng)控制空氣加入量，氫回收單元多加返氫量，確保合成回路氫氮比≥60％，這樣對(duì)氨合成反應(yīng)有利，既可以降低合成氣壓縮機(jī)功耗，又可以增加氨合成塔出口廢熱鍋爐飽和蒸汽量。(6)保護(hù)空氣盤管。由于負(fù)荷過低，系統(tǒng)工藝空氣相對(duì)較少，為防止對(duì)流段空氣盤管超溫，在盤管中通入中壓蒸汽5—10 t／h。降低一段轉(zhuǎn)化爐出121溫度，即可降低對(duì)流段燃燒乏氣的溫度，也可保護(hù)空氣盤管。(7)調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷。由于系統(tǒng)壓力較低，空氣壓縮機(jī)出口壓力可控制得稍低，以降低燃?xì)廨啓C(jī)透平的負(fù)荷，要求壓縮機(jī)低壓軸的負(fù)荷大于93．5％，循環(huán)量大于43．5 dam3／h，以防止機(jī)組喘振。這樣，燃?xì)廨啓C(jī)透平可節(jié)省0．2 dam3／h的燃料，節(jié)省的天然氣可用于增加負(fù)荷，降低噸氨消耗。(8)防止壓縮機(jī)喘振。為確保系統(tǒng)壓力大于3．2 MPa，往往采取降低壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的辦法，首先打開防喘振閥，確保壓縮機(jī)組的循環(huán)量在最低流量之上。以防止機(jī)組喘振。作者簡介：魯軍(1975年一)，男，河南濮陽人，1996年畢業(yè)于河南省化工學(xué)校，從事化工生產(chǎn)技術(shù)管理工作。萬方數(shù)據(jù)第4期 魯軍等大型合成氨裝置超低負(fù)荷運(yùn)行的注意事項(xiàng)與節(jié)能措施 ·57·2裝置出現(xiàn)的問題(1)空氣分布器損壞。該裝置自2006年冬季以來一直在38％一46％負(fù)荷下運(yùn)行。設(shè)備大檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)二段爐空氣分布器嚴(yán)重?zé)龎?。分析原因是：由于長期低負(fù)荷運(yùn)行，空氣盤管內(nèi)空氣量少且壓力低，空氣流速不均勻，造成空氣分布器振動(dòng)，噴嘴燃燒火焰長度縮短，燃燒熱溫區(qū)上移，1 200 oC的高溫氣體將分布器燒壞。(2)原料壓縮機(jī)跳車。裝置在13．0 dam3／h運(yùn)行時(shí)，原料氣壓縮機(jī)入口壓力控制在0．11 MPa，由于油田供應(yīng)的天然氣組分發(fā)生波動(dòng)，從102％上升到122％，原料氣壓縮機(jī)入口壓力迅速下降，致使全系統(tǒng)停車。(3)影響脫碳水平衡。負(fù)荷低時(shí)，系統(tǒng)熱量少、壓力低，脫碳水平衡不好維持，再生塔液位高，為防止堿液的損失，關(guān)閉再生塔回水閥，再生效果不好，影響吸收率。(4)合成氣壓縮機(jī)喘振。當(dāng)負(fù)荷低時(shí)，系統(tǒng)壓力低，合成氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、流量低。2007年3月21日，現(xiàn)場(chǎng)空氣壓縮機(jī)防喘振閥突然開啟，系統(tǒng)工藝空氣退出，合成氣壓縮機(jī)循環(huán)量急速下降，機(jī)組發(fā)生喘振?，F(xiàn)場(chǎng)人員迅速打開機(jī)組防喘振閥，用手輪關(guān)閉空氣放空閥恢復(fù)空氣，機(jī)組逐漸恢復(fù)正常，從而保住了系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。(5)氫回收干燥器再生不合格。氫回收負(fù)荷較低，干燥器再生尾氣量達(dá)不到要求，往往在規(guī)定時(shí)間內(nèi)再生不合格，造成干燥器出口微量H：0、NH，超標(biāo)，致使冷箱結(jié)冰堵塞，壓差升高，被迫冷箱停車解凍，每小時(shí)少產(chǎn)氨4 t。故干燥器再生時(shí)，需專人手動(dòng)調(diào)整增加再生氣量，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)再生合格。3節(jié)能降耗操作措施(1)保護(hù)二段爐空氣分布器。在空氣盤管內(nèi)加中壓蒸汽，保證盤管內(nèi)氣體流速均勻，空氣流速大于30 m／s。系統(tǒng)負(fù)荷在38％～46％時(shí)，要求盤管內(nèi)蒸汽量大于6 t／h，既可保護(hù)空氣分布器的安全運(yùn)行，又確保了空氣盤管不超溫，還對(duì)二段爐的烴類蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)有利。(2)維持脫碳水平衡。脫碳水平衡不好維持時(shí)，可停開節(jié)能設(shè)備水力透平，以節(jié)省熱量。此外，還可采取以下措施：①提高系統(tǒng)壓力，減少工藝氣帶入水分；②吸收塔、再生塔沖洗水減至最低(1 t／h和4 t／h)；③提高吸收塔上塔溶液溫度，由70℃提高到85℃；④增加轉(zhuǎn)化系統(tǒng)水碳比；⑤適當(dāng)減小循環(huán)量，降低再生熱負(fù)荷；⑥開啟換熱器旁路，提高進(jìn)脫碳工藝氣溫度。(3)保護(hù)機(jī)組安全。負(fù)荷低時(shí)，不要只降低轉(zhuǎn)速，應(yīng)加大機(jī)組防喘振閥的開啟幅度，確保機(jī)組循環(huán)量大于喘振量，透平轉(zhuǎn)速大于8 500 r／rain，以防止調(diào)速器波動(dòng)和機(jī)組喘振。(4)降低輔鍋負(fù)荷。燃煤鍋爐加大送汽量，減少部分燒嘴，使負(fù)荷降至最低O．8 dam3／h，(滿負(fù)荷6．0 dam∥h)，節(jié)省的燃料可以作為系統(tǒng)負(fù)荷，以增加氨產(chǎn)量，降低噸氨消耗。(5)確保發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。低負(fù)荷運(yùn)行成本較高，為了降低噸氨消耗，啟動(dòng)高壓蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)組，80 t／h的過熱高壓蒸汽發(fā)電2 500 kW，并人內(nèi)部電網(wǎng)使用，高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)透平做功，減為中壓蒸汽進(jìn)入中壓蒸汽管網(wǎng)。為了保證發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，要求透平蒸汽量大于62 t／h，發(fā)電量大于1 000 kW，以防止發(fā)電機(jī)組突然停車。(6)新工藝改造增加合成回路負(fù)荷。中原大化50萬t／a甲醇已于2008年5月試生產(chǎn)，該裝置放空的弛放氣引至合成氨高變爐前(設(shè)計(jì)30 dam3／h)，可增加4 t／h合成氨的產(chǎn)量。(7)增強(qiáng)操作人員責(zé)任感。合成氨裝置在超低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，操作人員應(yīng)格外精心、細(xì)致，經(jīng)常巡檢操作情況，善于觀察參數(shù)的微小變化，在生產(chǎn)穩(wěn)定的前提下，采取措施降低合成氨成本。收稿日期：20lO—04．02(上接第55頁)5結(jié)語在2010年3月，尿素裝置因設(shè)備搶修停車，在此次停車、開車過程中，將停開流程作了部分改進(jìn)，采用切斷進(jìn)塔物料后不再封塔、直接排塔、連續(xù)造粒的操作程序，降低了液氨消耗。同時(shí)根據(jù)三聚氰胺裝置的需要，降低壓縮機(jī)負(fù)荷，蒸汽耗鼉由正常運(yùn)行時(shí)的80 t／h降低到30 t／h，從而有效地降低了蒸汽消耗，實(shí)現(xiàn)了在停車排放時(shí)降低成本的目標(biāo)，增加了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。參考文獻(xiàn)：[1]中國石油化工集團(tuán)公司人事部，中國石油天然氣集團(tuán)公司人事服務(wù)中心．尿素裝置操作工[M]．北京：中國石化出版社，2007．[2]陳留栓，王俊旭，揚(yáng)中魯．氨汽提尿素生產(chǎn)工藝[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．[3]大連工學(xué)院．汽提法尿素生產(chǎn)工藝[M]．北京：石油化學(xué)工業(yè)出版社．1978．【4]袁一．化肥工業(yè)叢書一尿素[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社。1997．[5]中國寰球化學(xué)工程公司。中國武漢化工工程公司．氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，1998。收稿日期：20LO-05-

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