近年来，随着合成氨产业的不断发展壮大，大批新装置投入运行，同时一些老的中小合成氨企业为了生存，在原装置的基础也进行了优化改造，也实现了增产降耗。部分装置在进行优化改造后，受制气工艺改变、部分工段不能进行改造等因素的影响，不能达到满负荷运行。湖北宜化集团下属子公司中湖北双环和新疆宜化也存在类似状况，因低温甲醇洗工段的限制，不能达到满负荷运行，后经空分引入一股氮气，加压后补入低温甲醇洗之后，使合成氨产量增加10%、吨氨电耗下降30 kW·h。
1. 问题分析
（1）双环公司原设计合成氨产能1000 t/d，2013年5月，为解决整套装置稳定运行的问题，进行了煤制气改造。与改造前相比，通过低温甲醇洗的CO2降低（其含量由40.0%降至24.79%），导致甲醇贫液温度下降，处理气体量下降，影响产量10%，只能达到900 t/d。
（2）新疆宜化30万t/a合成氨装置，因采用富氧连续制气，煤气中CO2含量偏高（进变换为21.4%，进低温甲醇洗为34.5%），有效气(CO+H2)含量偏低【进变换为（21.2%+35%），进低温甲醇洗为（1.2%+45.9%）】，这样，从压缩机的低压段一直到低温甲醇洗，相对产氨能力偏低，只能达到950 t/d。
2. 改变加氮位置
双环公司、新疆宜化脱硫脱碳均为低温甲醇洗工艺，配套有专门的空分制氮用于低温甲醇洗工艺的气提再生，由于空分生产的氮气有富余，因此考虑将氮气经过氮压机加压到3.0 MPa直接补入低温甲醇洗之后（甲烷化之前），减少制气补氮量，改变气体成分，提高有效气含量，从而在同样的气量下相对提高压缩机、变换、低温甲醇洗的产氨能力。副产的氧气则用于锅炉烟气脱硫、制气补氧及液氧外卖。
为尽可能少影响制气煤耗,必须要选择好减氮方式。半水煤气生产过程的效率是一个吸热反应与放热反应的热量平衡问题，简化处理可归结为C+H2O的吸热与C＋O2的放热之间的热平衡。为保证合成氨（CO+H2）／N2≈3∶1的要求，对固定床上下吹交替制气工艺调整原则如下：①稳定吹风时间，制气加氮时间不变；②尽可能减少造气吹风气回收量，以减少造气氮气补入量。对固定床富氧连续上吹制气工艺调整原则如下：①保证H2O／O2不变；②尽可能提高氧浓度。
（1）固定床上下吹交替制气装置。造气循环时间150 s（吹风30 s、上吹51 s、下吹54 s、二次上吹8 s、吹净7 s），其中，回收时间大部分为2 s（1～3 s）、加氮30 s。吨氨耗有效气（CO+H2）按2100 m3计算，则吨氨耗加氮水煤气量为2867 m3，吨氨加氮水煤气中氮气量为511 m3，则高压段吨氨需补入氮气量=700-511=189 m3。即对固定床上下吹交替制气装置，吨氨氮气调配量为0～189 m3。
（2）固定床富氧连续上吹制气装置。采用纯氧制气时，补入的氮气量最大，吨氨氮气调配量为0～700 m3。究竟取多少，取决于产量增加与用纯氧成本之间的效益差。
3. 运行效果
（1）双环公司在低温甲醇洗后补入氮气3700 m3/h后，煤气中（CO+H2）含量增长5%【由(26%+37%)变为(28.6%+39.4%）】，氨产量从900 t/d增至950 t/d。因固定成本降低，年增加效益700万元。
（2）新疆宜化在低温甲醇洗后补入氮气4100 m3/h后，煤气中（CO+H2）含量增长2.4%【由（21.2%+35%）变为（20%+38.6%）】，氨产量从950 t/d增至1050 t/d。因固定成本降低，年增加效益2352万元。
（湖北宜化 李宏 肖聪 杨晓勤 蒋远华）