冉令慧
（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁835000）
［摘 要］伊犁新天煤化工有限责任公司20×108 m3/a 煤制天然气装置满负荷生产时，3台煤粉锅炉、2台发电机组、空分装置双系列、化工主装置双系列运行；当空分装置单系列停车（跳车）时，为避免化工主装置单系列运行的一系列不利影响，新天煤化近年来对空分装置单系列停车（跳车）后化工主装置双系列50%负荷运行模式进行了不断地摸索与探讨。介绍空分装置单系列停车（跳车）后仪表空气与装置空气气量调整、氮气管网平衡与调整、蒸汽管网平衡与调整，以及化工主装置气化系统、变换系统、低温甲醇洗系统、甲烷化系统、煤气水分离系统与酚回收系统等的操作调整及注意事项。实践表明，配套优化改进措施（增设1 000 m3液氮储罐、甲烷化系统双系列入口净化气增设联通管线等）后的空分装置单系列化工主装置双系列50%负荷生产时运行稳定，增加了化工主装置的抗风险能力与操作的灵活性，保障了煤制天然气装置的安全、稳定、优质运行。
［关键词］空分装置单系列化工主装置双系列50%负荷运行；必要性；空分装置操作调整；化工主装置操作调整；优化改进措施
［中图分类号］TQ54 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）02-0001-05
1 煤制天然气项目工艺系统概述
伊犁新天煤化工有限责任公司（简称新天煤化）20×108 m3/a煤制天然气项目主生产系统（简称化工主装置，分为A、B两个系列）工艺流程为，气化系统采用鲁奇碎煤加压气化工艺制取粗煤气，变换系统采用部分变换工艺（采用钴钼系耐硫变换催化剂）将粗煤气中部分CO转化为CO2和H2，净化系统采用林德低温甲醇洗工艺对变换气中的CO2、H2S、COS、HCN、轻烃等进行脱除以向甲烷化系统提供合格的净化气，甲烷化系统采用戴维甲烷化工艺制得合成天然气（SNG）送三甘醇干燥系统脱除水分，最后经天然气压缩机加压后送天然气输气管网。配套的热电装置煤粉锅炉作为全厂的动力系统向各生产系统输送不同压力等级的蒸汽，空分装置采用杭氧深冷空气分离工艺生产合格的氧气、氮气、装置空气、仪表空气供各生产系统使用。
煤气水分离系统采用减压解吸工艺分离气体，重力沉降工艺分离重芳烃、多元烃；气化系统、变换冷却系统、低温甲醇洗系统产生的煤气水等经煤气水分离系统处理，副产重芳烃、多元烃，并向酚回收系统提供原料酚水；酚回收系统采用加热汽提脱酸、脱氨以及二异丙基醚萃取脱酚法脱除原料酚水中的酸性气，副产氨水、混合酚，并向污水处理系统提供稀酚水；稀酚水和其他废水经污水处理系统和回用系统处理后，产生的回用水作为循环水补水，产生的浓盐水送多效蒸发系统，多效蒸发系统产生的杂盐和干化污泥送危废填埋场填埋。
2 化工主装置满负荷生产时各系统运行情况
新天煤化煤制天然气项目化工主装置满负荷生产时设计情况如下：配套热电装置4台煤粉锅炉运行蒸发量为4×480 t/h（4台煤粉锅炉四开无备），3台发电机组运行发电量为3×50 MW（3台发电机组三开无备），无下网电量；空分装置3个系列同时运行（三开无备），可外供氧气3×51 000 m3/h（标态，下文无特别说明处均指标态）、低压氮气3×26 000 m3/h、装置空气16 000 m3/h、仪表空气10 500 m3/h；气化系统22台鲁奇碎煤加压气化炉分为3个框架，A、C框架各7台气化炉，B框架8台气化炉，前11台气化炉对应化工主装置A系列，后11台气化炉对应化工主装置B系列，A、B系列粗煤气之间设有联通管线，气化炉耗氧气126 000 m3/h，外送粗煤气945 000 m3/h；后续变换系统、低温甲醇洗系统、甲烷化系统双系列运行，可产天然气2×125 000 m3/h。设计上，空分装置与化工主装置的运行模式及空分装置故障停车（跳车）处置预案为：空分装置双系列运行、一个系列停车（跳车），化工主装置双系列减负荷至80%；空分装置双系列停车（跳车）、一个系列运行，化工主装置单系列80%负荷运行。
新天煤化化工主装置满负荷生产时的实际情况如下：热电装置3台煤粉锅炉运行蒸发量为1 140 t/h（4台煤粉锅炉三开一备），2台发电机组运行发电量为2×50 MW（3台发电机组两开一备），下网电量22 MW（自发电量不足时由外电网予以补充）；空分装置双系列运行外供氧气2×51 000 m3/h、低压氮气2×33 000 m3/h、装置空气15 500 m3/h、仪表空气11 500 m3/h；由于气化炉粗煤气产率明显高于设计值，气化系统耗氧量仅为102 000 m3/h，气化系统18台气化炉运行、4台气化炉备用即可实现满负荷生产2×125 000 m3/h天然气，且气化废水预处理系统——煤气水分离系统（6个系列）、酚回收系统（3个系列）负荷也明显低于设计值。
3 空分装置单系列化工主装置双系列50%负荷运行的必要性
正常生产时空分装置3个系列两开一备，当空分装置一个系列跳车时，若短时间内跳车的空分装置故障排除，其重启一般仅10多个小时即可产出合格的氮气、氧气；若短时间内跳车空分装置不能重启，启动备用空分装置，一般从开车准备到产出合格的氮气、氧气至少需要48 h。这段时间内，空分装置单系列运行，既要保证装置空气管网供应，又要保证仪表空气管网供应，造成在运空分装置外供氧气、氮气量减少，若不作操作调整，化工主装置双系列仅能维持47%的负荷，据运行经验，甲烷化系统在低负荷运行时很容易出现甲烷化反应器催化剂床层垮温现象，运行不稳定。若此阶段化工主装置其中一个系列紧急停车、单系列94%负荷运行，则会增加化工系统的处置时间与人员的工作强度，系统开停车过程中易出现异常状况，且降温降压/升温升压易致变换催化剂、甲烷化催化剂活性降低，影响催化剂强度及使用寿命，还有就是天然气压缩机组、氨压机组、循环气压缩机等动设备启/停会出现振值增大的现象，影响其使用寿命；另外，开停车过程中还易出现其他不确定性安全环保风险。跳车的空分装置恢复正常生产后，化工主装置停车系列重启，恢复生产至少需要10 h，且开车过程中产生的工艺气排入全厂火炬燃烧，造成浪费；而若采用空分装置单系列化工主装置双系列50%负荷运行的模式，跳车的空分装置恢复正常生产后化工主装置可直接加负荷，3 h内化工主装置双系列即可恢复至满负荷运行，火炬无排放，可多产天然气1.07×106 m3/h。为此，当空分装置其中一个系列跳车时，新天煤化通过操作优化调整，减少空分装置向装置空气、仪表空气管网补充气量，增加氧气、氮气产量，化工主装置双系列维持50%负荷运行（避免化工主装置单系列停车），并对系统大幅度减负荷后进行操作调整，可保证化工主装置的安全稳定运行。
4 空分装置单系列停车(跳车)后的操作调整
4.1 仪表空气与装置空气气量调整
更多内容详见《中氮肥》2023年第2期