1. Φ2000 mm合成装置简介
安徽昊源化工集团有限公司合成氨装置工艺流程为:固定床间歇制气—栲胶碱式溶液脱硫—中低低变换—栲胶碱式溶液变脱—变压吸附脱碳并联碳丙溶液脱碳—低压甲醇—中压甲醇—铜洗并联高压醇烷化—Φ1000 mm、Φ1200 mm、Φ1800 mm合成装置并联Ф2000 mm合成装置。Φ2000 mm合成装置合成补充气分为两路:一路经铜洗装置后补充;一路经高压醇烷化装置精制后直接补充,两路合并后进入补充气氨冷器。铜洗补充气中,氢气72%~73%、甲烷2.0%、微量(CO+CO2)(4~6)×10-6;醇烷化补充气中,氢气73%~74%、甲烷2.0%;循环气中,氢气57%~59%、氢氮比 2.2~2.4、甲烷13%~14%,进口氨含量2.0%、出口氨含量12.0%。补充气流量105000 m3/h、压力22.5 MPa(G)、温度≤30 ℃。循环气流量480000 m3/h,循环机出口压力24.2 MPa(G)、温度35~40 ℃。
主要设备(除循环压缩机为4台、凉水塔风机为3台外,其余设备均为1台)参数如下:
氨合成塔 Φ2000 mm、 H=20000 mm(净高);
氨合成塔内件 Φ2000 mm,催化剂装填37.5 m3;
废锅回收器 Φ3000 mm/Φ3400 mm,F中 550 m2;
塔前换热器 Φ1600 mm;
塔前换热器内件 Φ1600 mm,F中 1900 m2;
水冷器F中 210 m2;
冷交换热器 Φ1600 mm;
冷交换热器内件 Φ1600 mm,F中 140 m2;
氨冷凝器 Φ1600 mm、Φ2200 mm,F中 900 m2;
氨分离器 Φ1600 mm;
氨分离器内件 F中16 m2;
循环气油分 Φ1400 mm;
循环气油分内件 V=10 m3;
循环压缩机 12 m3/min,电机750 kW;
新鲜气油分 5 m3;
新鲜气油分内件 Φ1000 mm;
循环热水泵 Q=1200 m3/h、H=20 m,电机110 kW;
凉水塔风机 型号TDJ225,转速110 r/min;
电加热器 功率2200 kW。
2.Φ2000 mm合成装置操作方案的改进
(1) 由原冷激气调温(此方法易产生冷气效应,冷激气量的变化会影响各段气量及温度,影响氢氮比及反应速率,影响循环机打气量及各换热设备换热效果)改为微调循环量调温(可作为核心调控手段,简化操作):适当开大f0,微调降零米温度,各点温度均微降;再微开近路顶住,不让各段床层热点温度降低。达标及系统稳定后,改为微调循环量,稳定各段床层热点在最适宜温度(高限)。
(2)满负荷生产时,各冷激气改为低温(80 ℃)冷激。尽可能开大冷量,减少冷激气量,为减循环量创造条件。当循环量有调控余量时,全改为微调循环量,稳定各段出口在高限适宜温度。循环氢尽可能按高限控制。
(3)当负荷短时间减量时,适当减循环量,稳定各段出口温度;如果减量时间长,应调关冷激量,或适量改换热冷激气,重新建立适宜的热平衡。
(4)负荷大采取低温冷激;负荷小(60%以下)采取热冷激;f0原用180 ℃热冷激,改为低温冷激;f1原用180 ℃热冷激,改为低温80 ℃(最好40 ℃)冷激;f2原用180 ℃热冷激,改为低温80 ℃(最好40 ℃)冷激。其目的是为减少循环量创造条件,尽可能减少再返回催化剂层的热量,减少塔前热交换,多副产蒸汽。
(5)f0冷激阀大开(10万m3/h以上),拉大f1与f0的温差在90 ℃以上。
(6) 尽量减少循环量,以减轻热交、废锅、水冷、氨冷的负荷,提高其效率。
(7)减少放空气带走的氢量:当补充氢偏高时,减少放空量(控制甲烷含量较高);当补充氢偏低时,开大放空量(适当降低甲烷含量);当补充氢适宜时,保持甲烷含量在13%±1%。
(8)由f3调适宜四段催化剂层温度,由f0调适宜零米温度,再微调循环量稳定零米温度。
改进操作方法后,合成系统压力降低0.5 MPa左右,压缩机电耗降低,合成出口氨含量由11%提至13%左右,从而提高了合成氨产量;同时,系统及各设备的运行也较为稳定。
(安徽昊源化工 王辉)