合成氨裝置技改與節能減排措施

丁志表，王志玲

［海洋石油天野化工（集團）有限責任公司，內蒙古呼和浩特 010070］

1 裝置簡介

中海石油天野化工股份有限公司大化肥裝置1996年10月建成投產，年產300kt合成氨、520kt尿素。空分單元采用林德全低壓液氧泵流程，氣化采用謝爾部分氧化廢鍋流程，變換采用飽和熱水塔流程，原料氣凈化采用LVRGL兩步法低溫甲醇洗工藝聯合液氮洗的工藝，氨合成是凱洛格的臥式合成塔。2005年8月公司對合成氨裝置實施了原料路線由渣油向天然氣的改造，并于2005年10月投產。以下介紹近年來合成氨裝置在節能減排工作中進行的技術改造和采取的技術管理措施。

2 節能減排措施

2.1 通過EA207加熱蒸汽改造，減少蒸汽消耗

為配合全廠蒸汽管網平衡及節能降耗工作，合成氨裝置將凈化崗位甲醇熱再生塔再沸器EA207的熱源由0.44MPa蒸汽改為0.98MPa蒸汽。改造后，在冬季高鍋C爐跳車蒸汽緊張的情況下，可以快速退出0.44MPa管網，優先保證10.0MPa管網用汽，達到高鍋單爐（A或 B）保合成裝置運行的目的（而原設計由于EA207使用0.44MPa蒸汽，0.44MPa蒸汽無法退出）。同時，夏季伴熱及采暖蒸汽退出后，0.44MPa管網多余蒸汽從PV708放空，造成浪費。EA207改用0.98MPa蒸汽后，可降低0.44MPa管網操作壓力，以降低兩臺鍋爐給水泵背壓，減少7.0MPa蒸汽用量和0.44MPa蒸汽的產汽量，達到節約蒸汽的目的。

2.2 增產二氧化碳，降低氨庫液位

（1）停用原料氣氨深冷器EA203，提高硫化氫吸收塔入口原料氣溫度，降低原料氣中的CO2在甲醇中的溶解度，達到降低酸性氣量，增產CO2的目的。

（2）控制好氮洗塔入口脫碳氣溫度，減少甲烷尾氣中CO的含量，提高送至變換崗位的富CO氣量，達到增產CO2的目的。

（3）油改氣后，為了滿足氨碳平衡，在甲醇車間增加了CO2回收裝置，將CO2再生塔DA402五段的汽提氣送至甲醇車間回收CO2。回收后的CO2送入CO2鼓風機入口。由于管線長，為了防止帶液，管線上設計了5個排液管線，將CO2與液體一起排入大氣。為了減少排放量，增加了兩個CO2分離罐，減少CO2排放量，達到增產CO2的目的。

（4）通過降低硫化氫吸收塔的吸收甲醇量，提高甲醇溫度，減少甲醇中溶解的CO2量，達到降低酸性氣量，增產CO2的目的。

2.3 改造燒嘴冷卻水冷卻器，避免脫鹽水排放

油改氣后，氣化爐新燒嘴冷卻水系統投用以后溫度一直比設計值高（屬于設計缺陷），對燒嘴不利，所以采用從導淋排水，借助補入低溫的脫鹽水降溫，造成浪費。經對燒嘴冷卻水冷卻器改造后，燒嘴冷卻水溫度達到了設計要求，避免了脫鹽水排放，實現了節能減排的目的，提高企業經濟效益，降低生產風險。

2.4 增加氣化廢鍋排污閃蒸罐，回收高溫精制水，副產0.44MPa蒸汽

由于氣化廢鍋液位調節閥前后壓差大，廢鍋液位調節閥一直處于內漏狀態，檢修后也維持不了多久，造成高溫精制水大量排放；冬季開停車過程中大量排放精制水，使生產現場嚴重結冰，形成不安全因素。為此，將廢鍋排放水接入一個壓力等級為1.0MPa的閃蒸灌，回收的高溫精制水送冷凝液回收池，副產的0.44MPa蒸汽，送到0.44MPa蒸汽管網。

2.5 回收空壓機放空氣，解決生產瓶頸

油改氣后，由于甲醇裝置的投產，使得儀表空氣用量增加，因此空干站增加了兩臺空氣壓縮機，供儀表空氣和工廠空氣。空干站新增的空氣壓縮機運行時，每小時有2000m3余量空氣直接放空，浪費電能。而空分裝置每年夏季因空壓機（GB001）打氣量不足制約裝置高負荷生產。為了回收新增空氣壓縮機的余量空氣，通過改造，將新增空氣壓縮機出口管線與空壓機（GB001）出口管線相連。改造后，既回收了空氣壓縮機的余量空氣，緩解了夏季空壓機（GB001）打量不足的問題，又可在空干站新增的空氣壓縮機故障時，由空壓機（GB001）供應儀表空氣或工廠空氣。真正做到合理利用資源、降低能耗、提高企業經濟效益，解決生產瓶頸。

2.6 優化開車方案，減少原料氣放空量

合成氨裝置通過總結經驗，優化開車方案，大大縮短了開車時間，減少了原料氣放空量，降低了能耗，提高了企業經濟效益。

2.7 消除漏點和直排，實現節能降耗

（1）及時消除合成氨裝置中出現的水、蒸汽和工藝氣漏點。

（2）對裝置中的閥門進行排查，發現內漏的閥門及時更換，避免介質泄漏，達到節能降耗的目的。

（3）通過改造，消除合成氨裝置伴熱系統的直排點，回收蒸汽冷凝液。

2.8 解決裝置瓶頸，實現節能降耗

（1）解決表冷器真空高的裝置瓶頸

由于冷卻水系統比較臟，導致表冷器EA701換熱器列管堵塞，換熱效果下降，表冷器真空度升高至－60kPa，壓縮機能耗增加，并影響到壓縮機的安全運行。為了解決這一瓶頸，對表冷器EA701采用了在線化學清洗。在表冷器EA701冷卻水入口處加入化學試劑，通過滲透、疏松、分散、螯合等作用除去水側表面粘附物、水垢等雜物，以達到凈化金屬表面的目的，改善換熱效果，確保透平安全、穩定、經濟運行。清洗后表冷器真空PIA715A下降10～15kPa，解決了裝置瓶頸。

（2）解決凈化崗位氨冷器制冷能力差的裝置瓶頸

2008年10月，凈化崗位氨冷器制冷能力下降，甲醇溫度升高。經過檢查后發現氣氨管線積液，隨后對管線進行了排液。排液后氨冷器出口溫度稍有下降，但還沒有達到指標要求。經過進一步分析判斷，確定是由于變換氣氨冷器EA402內漏后，含二氧化碳的原料氣漏入氨系統后形成碳銨結晶，堵塞了換熱器，同時，在氣氨總管內形成了結晶物，附著在管壁上，造成總管阻力增加，氨冷器制冷效果不好，甲醇溫度升高。針對這一裝置瓶頸，隔離變換氣氨冷器EA402，并在EA402出口氣氨管線上加盲板，防止含二氧化碳的原料氣漏入氨系統，結晶堵塞管線、設備。隨后在EA402氣氨管線與氣氨總管匯合處，采用加熱和振動的方法，使附著在氣氨總管的結晶物脫落，解決了總管阻力高的問題，消除了裝置隱患。

（3）解決變換崗位管線泄漏的裝置瓶頸

由于工藝氣呈弱酸性，建廠時管線連接存在異種鋼焊接的問題，導致管線在長時間運行后頻繁泄漏，造成系統多次停車檢修，減少了合成氨產量，增加了能耗。為了解決這一裝置瓶頸，在經過多次排查、論證和分析后，2010年6月檢修時，對變換崗位存在問題的管線、法蘭、閥門進行了更換，對有問題的設備進行了修復，消除了影響裝置長周期安全運行的隱患。

2.9 優化方案，縮短氣化爐更換燒嘴時間

在2005年公司對合成氨裝置實施原料路線由渣油向天然氣改造時，氣化爐燒嘴也進行了改造。改造后燒嘴的使用壽命僅有三個月左右，這樣就存在頻繁更換燒嘴的風險作業。首次更換燒嘴時用時18h，采用氣化爐停車、降溫、更換燒嘴、升溫、投料的程序進行更換。由于更換一次燒嘴時間太長，影響了合成氨產量。于是部門領導和專業工程師共同研究，優化了方案，采用氣化爐不降溫，燒嘴盤管內加水保護的方法更換燒嘴，使更換燒嘴時間由18h縮短到4h，避免了氣化爐長時間單爐運行的狀況。

3 結 語

通過實施持續的節能減排、挖潛增效措施，以及在全廠開展 “小改小革評比”活動，狠抓裝置的安全、穩定、長周期、高負荷運行，合成氨裝置在2009年、2010年實現了合成氨產量和綜合能耗的歷史新突破。今后，將進一步抓好裝置安全、穩定、長周期、高負荷運行，解決裝置瓶頸，繼續開展 “小改小革評比”活動，實現持續的節能減排，使老裝置煥發出新的風采。