姚刚，李刚
（兖矿新疆煤化工有限公司，新疆 乌鲁木齐830011）
［摘 要］ 兖矿新疆煤化工有限公司600 kt/a醇氨联产装置产能为300 kt/a甲醇、300 kt/a液氨、520 kt/a尿素，3台多喷嘴气化炉两开一备。为预防生产系统异常情况发生，兖矿新疆煤化工有限公司不断探索系统运行新模式，已实现单台气化炉带甲醇、合成氨系统运行以及单台气化炉带合成氨、尿素系统运行。2019年5月，为进一步压缩系统重启时间、增强系统抗风险能力与操作的灵活性等，实践了单台气化炉带甲醇、合成氨、尿素三系统运行（即单台气化炉带全系统运行）并取得成功。结合系统的工艺流程与生产实际详细阐述单台气化炉带全系统运行需着重把控的环节——控制适宜的甲醇变换炉炉温、调控好低温甲醇洗系统洗涤量和冷量、调整好低温甲醇洗系统的外供CO2气量，可为同行企业提供一些参考与借鉴。
［关键词］ 醇氨联产装置；单台气化炉带全系统运行；控制要点；甲醇变换炉炉温；低温甲醇洗洗涤量和冷量；外供CO2气量
［中图分类号］ TQ113.28［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2020）01-0014-03
0 引 言
兖矿新疆煤化工有限公司600 kt/a醇氨联产装置产能为300 kt/a甲醇、300 kt/a液氨、520 kt/a尿素，其气化系统采用多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺，配备3台气化炉（两开一备），单台气化炉投煤量1 500 t/d。装置于2012年投产，已实现了安全、稳定生产。
近年来，为预防生产系统异常情况发生，公司管理与技术人员不断探索系统运行新模式，已实现单台气化炉带甲醇、合成氨系统运行，以及单台气化炉带合成氨、尿素系统运行。2019年5月，为进一步压缩系统重启时间、增强系统抗风险能力与操作的灵活性，降低物料消耗、提高经济效益，公司上下进行了大胆尝试——单台气化炉带甲醇、合成氨、尿素三系统运行（简称单台气化炉带全系统运行或单炉带全系统运行），并取得了成功。现将有关情况简介如下。
1 600 kt/a醇氨联产装置工艺流程概述
600 kt/a醇氨联产装置工艺流程简图如图1所示。
600 kt/a醇氨联产装置以新疆本地低硫煤为原料，从输煤系统来的粒度10 mm以下的碎煤经磨机制成水煤浆，再由高压煤浆泵加压输送至气化炉工艺喷嘴，与空分装置来的氧气一起经工艺喷嘴喷入气化炉进行部分氧化反应生成粗煤气，粗煤气无需经过降温脱硫直接进变换系统，变换系统分为2套，一套用于生产甲醇合成气，一套用于生产氨合成气。
在合成氨变换系统，粗煤气中的CO和H2O反应生成CO2和H2，变换气再经低温甲醇洗系统脱硫脱碳（低温甲醇洗系统分为2台吸收塔，共用1套再生系统）、液氮洗系统精制，并配氮使合成气（精制气）中的氢氮比达到3∶1，然后进入合成气压缩机升压至15.0 MPa，送入氨合成系统生产液氨。低温甲醇洗再生系统解吸出的CO2送尿素系统，经压缩后与液氨合成尿素。
在甲醇变换系统，粗煤气中的CO和H2O经部分变换生成H2和CO2，再经低温甲醇洗系统净化后，送入甲醇合成系统合成甲醇。
2 单台气化炉带全系统运行的控制要点
在实现单台气化炉带甲醇、合成氨系统运行以及单台气化炉带合成氨、尿素系统运行（简称单台气化炉带双系统运行或单炉双系统）的基础上，2019年，随着工艺操作水平的不断提高和技术人员反复的总结研究，兖矿新疆煤化工有限公司实践了单台气化炉80%负荷带甲醇、合成氨、尿素三套系统运行，并取得成功。而这种（单炉带全系统运行）突破性的运行模式主要有3个控制要点：① 控制适宜的甲醇变换炉炉温；② 调控好低温甲醇洗系统洗涤量和冷量；③ 调整好低温甲醇洗系统的外供CO2量。
2.1 控制适宜的甲醇变换炉炉温
据已有的开停车经验，当水煤气气量减至100 000～110 000 m3/h时，甲醇变换炉容易出现超温现象，曾经最高超温至460～480 ℃，严重影响了工艺气的组分，最终导致甲醇合成塔超压，无法正常运行。单炉带全系统运行时，通过气量分配，甲醇变换系统处理气量在70 000～80 000 m3/h时，为防止出现甲醇变换炉超温现象，需控制甲醇变换炉热点温度在440 ℃左右，主要采用以下两种调节方式。
（1）气化炉提温操作，控制入甲醇变换炉水煤气中CO含量平均值为39%～41%；另外，水煤气入甲醇蒸汽过热器（E2002）入口工艺阀限量，调整甲醇变换炉入口温度调节阀（TV2003）和旁路阀，控制（降低）水煤气的入炉温度在255～260 ℃。
（2）为保证甲醇变换炉中水煤气有足够的空速移走反应热，可先将CO调控阀（AV2001）关闭，通过增加甲醇变换炉的水煤气量维持水煤气较高的空速，待甲醇变换炉催化剂床层温度稳定在350～440 ℃之间时，缓慢开启AV2001，调节出系统工艺气中CO含量；经过几次摸索，AV2001阀位控制在30%左右时完全可满足甲醇合成气的氢碳比要求。
采取上述两种调节方式后，单炉带全系统运行模式下，甲醇变换炉炉温、甲醇合成气氢碳比均可控制在工艺指标范围内，与双炉带双系统运行时的指标相差无几。不同运行模式下的部分运行数据对比见表1。
2.2 调控好低温甲醇洗系统的洗涤量和冷量
单台气化炉带全系统运行时，由于气量大大减少，低温甲醇洗系统工况需及时调整，即及时调整各主洗塔洗涤量和系统冷量，以稳定系统的运行并同时满足后系统对工艺气组分的要求。
2.2.1 主洗塔洗涤量的调整
单台气化炉带全系统运行时，为保证气体组分，需及时调整贫甲醇洗涤量：对于T3001Ⅱ（甲醇）的贫甲醇主洗塔，在洗涤塔不液泛且总硫合格的的情况下，其循环甲醇量尽可能减至最低，以增加合成气中的CO2含量，满足甲醇合成气对氢碳比的要求；对于T3001Ⅰ（氨）的贫甲醇主洗塔，其洗涤甲醇量可以适当偏大，控制液气比在0.17～0.20 t/km3。
2.2.2 低温甲醇洗系统冷量调整
单台气化炉带全系统运行时，由于甲醇合成需要部分CO2，，而总气量减少导致低温甲醇洗系统CO2解吸量减少、冷量不足，贫甲醇温度由-60 ℃涨至-52 ℃，很有可能导致合成气中总硫超标。为保证贫甲醇温度，主要从以下三方面进行调节：① 调整冰机气氨压力，即尽量降低气氨总管压力（-0.01 MPa），提高液氨的汽化速率以增加冷量；② 氨冷器保持高液位，控制不低于35%；③ 调整液氮洗系统激冷线，即关小液氮洗系统合成气正常流程管线上阀门（TDV3216），使合成气尽量由激冷线通过低温甲醇洗系统净化气/甲醇换热器Ⅰ（E3028），为系统提供冷量。
2.3调整好外供的CO2气量
单台气化炉带全系统运行时，CO2气量极不稳定，为确保尿素系统CO2压缩机有稳定的CO2气量供给，前系统主要进行以下两方面的调节。
更多内容详见《中氮肥》2020年第1期