周 瑞
（安徽六国化工股份有限公司，安徽 铜陵244023）
［摘 要］安徽六国化工股份有限公司280 kt/a合成氨装置自2012年12月投运以来，总体运行平稳，但也存在一些制约合成氨装置长周期满负荷运行的问题，其中包括氨冰机出口压力高致合成氨装置减负荷运行的问题，一度成为影响合成氨产量提升的瓶颈。经分析，原因主要在于氨冰机负荷高、合成回路与氨冰机系统水冷器/冷凝器冷却效果差、惰性气冷却器换热效果不佳。找到问题症结所在并实施一系列优化改造后，氨冰机负荷及其出口压力显著降低，合成氨产量有效提升，汽轮机动力蒸汽用量降低，实现了节能降耗、增产增效。
［关键词］合成氨装置；氨冰机出口压力高；原因分析；防喘振管线；水冷器/冷凝器；惰性气冷却器；优化改造
［中图分类号］TQ113.26+6.6 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）05-0016-04
0 引 言
安徽六国化工股份有限公司（简称六国化工）280 kt/a合成氨装置气化系统采用西北化工研究院的多元料浆加压气化工艺，配套3台气化炉（两开一备），所产粗合成气经宽温耐硫变换后由大连理工六塔流程低温甲醇洗系统脱除其中的CO2、H2S，再经液氮洗脱除工艺气中的CO、CH4及少量Ar，配制成氢氮比为3:1的合成气送至合成气压缩机一段进口与氨合成系统中压氨分离器来的闪蒸气混合并加压至14 MPa，然后进入瑞士卡萨利轴径向三床两换热器氨合成塔反应合成氨，氨合成塔出口气经冷却、冷凝、分离得到产品液氨；其中，低温甲醇洗系统洗涤塔段间氨冷器、无硫甲醇氨冷器、含硫甲醇氨冷器、H2S馏分氨冷器以及氨合成系统的一氨冷、二氨冷的蒸发气氨分别送入氨冰机的一段、二段、三段进行压缩，之后在水冷器内冷凝成液氨并收集于液氨受槽，不凝气从液氨受槽顶部引至惰性气冷却器，经换热降温后被冷凝的液氨回收至液氨受槽，气相则以尾气的方式送往火炬长明灯作为燃料。六国化工合成氨装置自2012年12月开车以来，总体运行平稳，但也存在一些制约合成氨装置长周期满负荷运行的问题，其中就包括氨冰机出口压力高致合成氨装置减负荷运行的问题，一度成为影响合成氨产量提升的瓶颈，后经一系列的优化改造，问题得到解决，不仅液氨产量得以提高，而且达到了节能降耗的目的。以下对有关情况作一介绍。
1 氨合成系统工艺流程简介
来自液氮洗系统的新鲜工艺气与来自氨合成回路中压氨分离器（V3302）的闪蒸气混合之后，进入合成气压缩机（K3101）一段、二段进行压缩，出二段的混合气与来自氨合成回路冷交换器（E3306）的循环气在合成气压缩机气缸内混合之后经循环段压缩进入热交换器（E3304）被来自锅炉给水预热器（E3303）的工艺气加热，之后分四路进入氨合成塔（R3301），在合成塔内进行氨合成反应。出氨合成塔的反应气依次进入蒸汽过热器（E3301）、废热锅炉（E3302）、锅炉给水预热器（E3303）、热交换器（E3304）回收热量，之后进入水冷却器（E3305）、冷交换器（E3306）的管程与高压氨分离器（V3301）来的循环气换热，再依次进入一氨冷（E3307）、二氨冷（E3308）进一步冷却降温至-7 ℃后送入高压氨分离器（V3301）进行气液分离，分离出的气相经冷交换器（E3306）回收冷量之后送往合成气压缩机循环段，分离出的液相减压后送入中压氨分离器（V3302），溶解在液氨里的氢氮气被闪蒸出来回收到合成气压缩机（K3101）一段入口，液相则送往低压氨分离器（V3303）进一步减压闪蒸，闪蒸气去往冷冻回路的液氨受槽（V3201），不凝气经液氨受槽（V3201）顶部的惰性气冷却器（E3203）回收气体中的气氨之后尾气作为燃料送至火炬长明灯燃烧，出低压氨分离器（V3303）的液氨分成两路---一路去往尿素装置，另一路去往液氨受槽（V3201）。液氨受槽（V3201）内的液氨经氨加热器（E3204）冷却后分为三路：一路依次进入一氨冷（E3307）、二氨冷（E3308）、惰性气冷却器（E3203）；一路分别进入低温甲醇洗系统洗涤塔段间氨冷器（E2205）、无硫甲醇氨冷器（E2204）、含硫甲醇氨冷器（E2203）、H2S馏分氨冷器（E2213）；还有一路富余液氨送往氨罐区。
来自低温甲醇洗系统的气氨与来自惰性气冷却器（E3203）的气氨混合并进入一段进口分离罐（V3204）气液分离之后，进入氨冰机（K3201）低压缸一段入口；来自二氨冷（E3308）的气氨经第二氨分离器（V3203）气液分离之后，与来自罐区的气氨混合后进入氨冰机（K3201）低压缸二段入口。来自一氨冷（E3307）的气氨经第一氨分离器（V3202）气液分离之后，与来自氨冰机低压缸经段间冷却器（E3201）冷却的气氨混合进入氨冰机高压缸，在进入高压缸之前引1根管线至六国化工磷铵车间（用于生产磷酸一铵、磷酸二铵）；经氨冰机（K3201）高压缸压缩之后的气氨进入氨冷凝器（E3202A/B）冷却降温，得到的液氨送往液氨受槽（V3201）。氨冰机高压缸出口引一路管线分别至一段进口分离罐（V3204）、第二氨分离器（V3203）、第一氨分离器（V3202），作为氨冰机的防喘振管线。
2 氨冰机运行问题及其影响
更多内容详见《中氮肥》2023年第5期