胡日东，刘业志，公茂金
（中国石油吉林石化公司化肥厂，吉林 吉林132021）
［摘 要］ 中国石油吉林石化公司化肥厂300 kt/a合成氨装置2017年4月出现空压机组表冷器运行状况变差的情况，表现为排气压力、排气温度偏高，空压机组维持正常运行十分困难，高压蒸汽消耗量明显偏离设计值，合成氨装置只能维持低负荷运行。经分析，认为是空压机组表冷器换热效率下降、空压机蒸汽透平做功效率下降、空压机组表冷器超负荷运行、蒸汽系统供需平衡与设计偏离所致。经考察调研，同类设备有更换列管后换热效果明显改观的实例；为增强空压机组表冷器的换热效果，于2017年5月合成氨装置检修期间对空压机组表冷器大部分列管进行了更换，2018年合成氨装置检修期间对之前未更换的列管也进行了更换。技改后，空压机组表冷器排气压力降低62.2 kPa，排气温度降低67.7 ℃，高压蒸汽消耗量下降20 t/h，有效保证了合成氨装置的安全、稳定、长周期运行，并取得了明显的节能降耗效益。
［关键词］ 空压机；表冷器；排气压力；排气温度；换热效率；蒸汽系统供需平衡；列管更换；技改
［中图分类号］ TQ051.5［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）01-0038-03
1 概 况
中国石油吉林石化公司化肥厂合成氨装置以减压渣油为原料，设计产能300 kt/a，于2000年4月20日破土动工，2002年9月28日竣工，2002年10月18日进行空分单元空气压缩机（简称空压机）X/C0101的开车调试，2003年6月8日生产出合格液氨。
本合成氨装置为引进上世纪90年代先进技术的工艺装置，具有生产规模大型化、动力装置透平化及过程控制采用先进DCS操作系统等特点，是吉林石化公司重要的生产装置之一。合成氨装置由德国林德公司总承包，采用德士古部分氧化专利技术将原料渣油氧化成CO和H2，再经CO变换、低温甲醇洗、液氮洗除去杂质得到净化合成气，调节好H2/N2的净化合成气经压缩进入卡萨利氨合成塔，经合成反应生产出合格的液氨。
在合成氨装置建成投产后，为在全公司范围内实现产品结构的优化和总体经济效益的提升，又增加了抽氢气和抽合成气2套装置，为丁辛醇装置及东部生产装置提供合成气和氢气，氢气生产能力为24 000 m3/h，合成气生产能力为25 000 m3/h。
2 空压机组简介
空压机组的任务是为合成氨装置空分单元提供压缩空气，机组由EHNK40/56汽轮机驱动，设计消耗高压蒸汽95 t/h，抽出中压蒸汽75 t/h，表冷器凝汽47 t/h，低压蒸汽注汽25 t/h。动力二厂来的9.0 MPa高压蒸汽进入空压机组汽轮机做功，在汽轮机中部抽出4.0 MPa的中压蒸汽，末端有表冷器，通过空压机高压阀控制进入汽轮机的蒸汽量，通过低压阀控制去表冷器的负荷，末端设计有低压蒸汽注汽（由于注汽效果不佳，实际上正常开车后没有进行注汽）。空压机设计压缩空气量为145 000 m3/h，空分装置设计采氧量为24 000 m3/h，经空压机压缩后的空气压力为0.5～0.7 MPa，送入预冷系统进行冷却，再经分子筛吸附H2O、CO2及部分碳氢化合物、杂质等后进入精馏塔进行氧气、氮气分离，最终提取合格的氧气、氮气［1］。
用于驱动空压机组的EHNK40/56汽轮机由意大利新比隆公司制造，为抽汽、注汽、凝汽式汽轮机，采用多级蒸汽膨胀、喷嘴配汽。汽轮机主要部件有缸体、转子、前后轴颈轴承、高低压蒸汽控制阀、紧急主汽阀、止推轴承、喷嘴腔等。汽轮机转子为锻造，除了控制段以外，其余叶片均为反作用式，缸体为轴向剖分式，整体均匀锻造而成；其调速器为WOODWARD 505E电子调速器，配有高、低压蒸汽控制阀及紧急主汽阀；喷嘴腔设置5组喷嘴配汽；控制油由润滑油站系统提供，用于控制高压控制阀的制动器。
3 空压机组表冷器运行状况及带来的影响
2017年4月，空压机组表冷器（E1301）出现排气压力、排气温度偏高的现象，排气压力最高达90 kPa（设计值28 kPa），排气温度最高达140 ℃（正常指标＜80 ℃），空压机组高压蒸汽消耗达100 t/h，明显偏离设计值，维持正常运行十分困难，而且受空压机组表冷器排气压力偏高的影响，合成氨装置只能维持低负荷运行，气化单元投渣油21 t/h，为设计满负荷投渣油量的75%，但液氨产量只有17～18 t/h，仅达液氨设计产能的43%～45%。
4 原因分析
4.1 空压机组表冷器换热效率下降
更多内容详见《中氮肥》2019年第1期