合成氨效能對(duì)比淺析

黃玉峰

（中海石油化學(xué)股份有限公司安全生產(chǎn)部，北京 100029）

合成氨效能對(duì)比淺析

黃玉峰

（中海石油化學(xué)股份有限公司安全生產(chǎn)部，北京 100029）

主要從兩套合成氨裝置的生產(chǎn)工藝、能源管理等方面入手，展開(kāi)能效對(duì)標(biāo)工作，找出能源管理存在的問(wèn)題與改進(jìn)方向。

合成氨；節(jié)能；ICI～AMV；KBR；能效對(duì)標(biāo)

0 引 言

中海石油化學(xué)股份有限公司（海南）（以下簡(jiǎn)稱“公司”）擁有兩套合成氨生產(chǎn)裝置，分別為1996年投產(chǎn)的采用ICI～AMV工藝年產(chǎn)30萬(wàn)t合成氨裝置（設(shè)計(jì)能耗29．55 GJ／t氨）（簡(jiǎn)稱“一期合成”），2002年采用KBR工藝年產(chǎn)45萬(wàn)t合成氨裝置（設(shè)計(jì)能耗27．93 GJ／t氨）（簡(jiǎn)稱“二期合成”），兩套裝置自2006年始，建立節(jié)能組織機(jī)構(gòu)，制定完善各項(xiàng)節(jié)能減排制度和措施，通過(guò)公司內(nèi)部效能對(duì)標(biāo)，尋找差距與不足，內(nèi)部挖潛全面提升，在保證裝置安、穩(wěn)、長(zhǎng)、優(yōu)運(yùn)行的同時(shí)，產(chǎn)品能耗連年下降，節(jié)能工作取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

1 兩套合成氨裝置的工藝特點(diǎn)

1．1 工藝簡(jiǎn)介

年產(chǎn)30萬(wàn)t合成氨裝置（一期）采用英國(guó)ICI～AMV技術(shù)，由日本千代田公司成套引進(jìn)，1996年建成投產(chǎn)。主要包括以下工序：工藝天然氣的準(zhǔn)備、工藝天然氣的脫硫、一段轉(zhuǎn)化、二段轉(zhuǎn)化、CO變換、CO2脫除、甲烷化、氨合成。

年產(chǎn)45萬(wàn)t合成氨裝置（二期）采用的技術(shù)是原布朗路特的深冷凈化技術(shù)和原凱洛格技術(shù)的綜合，2003年建成投產(chǎn)。主要包括以下工序：原料氣壓縮和脫硫、一段轉(zhuǎn)化、工藝空氣壓縮和燃?xì)馔钙津?qū)動(dòng)、二段轉(zhuǎn)化、CO變換、CO2脫除、甲烷化、干燥、深冷凈化、壓縮、氨合成、氨冷凍。詳情見(jiàn)表1。

表1 合成氨生產(chǎn)裝置情況

1．2 工藝特點(diǎn)

（1）總體流程接近

（2）兩套裝置均采用了低水碳比天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化工藝，但一期裝置采用的是“部分過(guò)量”空氣轉(zhuǎn)化工藝，二期裝置采用的是“過(guò)量”空氣轉(zhuǎn)化工藝。

（3）二期裝置采用了MDEA脫碳技術(shù)，一期通過(guò)改造采用了ACT－1脫碳溶液。二期脫碳能耗低于一期。

（4）二期的氣體回收裝置設(shè)在合成單元前，一期設(shè)在合成單元后。雙方各有利弊。

（5）都采用了燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，一期的燃?xì)廨啓C(jī)乏氣，進(jìn)入廢鍋，二期乏氣進(jìn)入一段爐，熱能利用強(qiáng)于一期。

（6）二期較多采用蒸汽透平泵，一期多采用電泵。

（7）所用天然氣組分不同，一期用氣甲烷含量80%（v／v，下同）以上，二期用氣60%左右。

2 能源管理狀況

2．1 總體情況

兩套裝置在公司統(tǒng)一的能源管理指導(dǎo)思想下，開(kāi)展各項(xiàng)目做，在能源管理體系、能源計(jì)量管理、統(tǒng)計(jì)管理、裝置運(yùn)行管理、檢維修管理等方面運(yùn)用統(tǒng)一的管理模式，不存在任何差異。十二五以來(lái)，公司深化精細(xì)化管理理念，以“兩化”融合為基礎(chǔ)，運(yùn)行信息化手段，強(qiáng)化預(yù)防性維修體系，狠抓裝置長(zhǎng)周期管理，兩套裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行屢創(chuàng)佳績(jī)，記錄分別保持在200 d／300 d以上，同時(shí)每年基本保持1個(gè)200 d或2個(gè)100 d以上長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

2．2 主要能源

表2 主要輸入、輸出能源表

2．3 單位產(chǎn)品能耗計(jì)算

計(jì)算公式為，單位產(chǎn)品能耗＝（輸入能源－輸出能源）／產(chǎn)品產(chǎn)量。

表3 3 a產(chǎn)品綜合能耗匯總表

3 裝置運(yùn)行情況

3．1 裝置運(yùn)行管理

合成氨裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行情況是影響能耗的最重要因素。就一期裝置分析，全系統(tǒng)停車(chē)14～15 h一次，將放空天然氣70萬(wàn)～100萬(wàn)m3，加上水電消耗，直接經(jīng)濟(jì)損失100萬(wàn)元以上，若計(jì)產(chǎn)值，損失達(dá)200萬(wàn)元以上；負(fù)荷影響也很明顯，70%～80%負(fù)荷與100%負(fù)荷相比，噸氨耗原料天然氣約增加30 m3，不計(jì)燃料天然氣消耗的增加，每天就將增加天然氣消耗2萬(wàn)m3以上；工況優(yōu)化則體現(xiàn)在工藝指標(biāo)優(yōu)化、催化劑活性好、設(shè)備完好效率高、儀表靈敏準(zhǔn)確等方方面面。

2011年度一期合成生產(chǎn)運(yùn)行情況不甚良好，設(shè)備老化是其重要原因，全年僅有一個(gè)100 d長(zhǎng)周期生產(chǎn)記錄，期間停車(chē)8次。一定程度造成能耗的上升。

二期合成2011年實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期生產(chǎn)，二期全年無(wú)故障停產(chǎn)，僅1次計(jì)劃停產(chǎn)7 d。盡管天然氣熱值較低，全年但其天然氣熱值偏低，一定程度影響裝置能耗。但總體來(lái)看能耗明顯下降。因此，作為單一系列連續(xù)性化工生產(chǎn)企業(yè)，在生產(chǎn)管理中，以精細(xì)管理來(lái)維護(hù)裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，盡量減少停車(chē)次數(shù)，是最大的節(jié)能措施。

3．2 主要用能設(shè)備運(yùn)行效率分析（以2011年數(shù)據(jù)，下同）

變壓器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。從變壓器檢測(cè)表中可以看出，變壓器的日負(fù)荷率均比較高，但是有些變壓器的功率因數(shù)不足0．9，需要進(jìn)一步改善。

表4 公司一期、二期總變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

表6 二期分變壓器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

3．3 天然氣能耗

兩套合成氨裝置原燃料天然氣消耗指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表7。

表7 合成氨裝置原燃料天然氣消耗指標(biāo)對(duì)比單位：m3（標(biāo)）／t氨

從表7看出，一期合成天然氣消耗有明顯上升的趨勢(shì)，二期合成今年熱值有所提高，氣耗略有下降。但長(zhǎng)周期運(yùn)行，明顯是節(jié)能的一個(gè)重要手段。

3．4 電力消耗

兩套合成氨裝置的電能消耗指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表8。

表8 合成氨裝置工藝電力消耗指標(biāo)對(duì)比單位：kW·h／t氨

一期2011年合成氨工序的電能消耗是43．25 kW·h／t氨，低于設(shè)計(jì)值50 kW·h／t氨，近年來(lái)處于較低水平，該裝置已經(jīng)運(yùn)行10 a多，因此電耗水平是較低的。但二期合成噸氨電耗明顯有明顯下降的趨勢(shì)，主要得益于各類(lèi)變頻改造項(xiàng)目的實(shí)施，另外二期合成采用了較多的蒸汽透平泵，同時(shí)在耗能設(shè)備的管理也優(yōu)于一期合成，因此二期合成電耗明顯少于一期合成。

可以看出，2011年兩套合成氨裝置能耗均不同程度下降，主要得益于裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。證明化肥裝置只有保持長(zhǎng)周期運(yùn)行才能保證節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4 效能分析

對(duì)于單一生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)行化工裝置來(lái)說(shuō)，管理節(jié)能尤為重要，節(jié)能空間更大，對(duì)于實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能目標(biāo)的貢獻(xiàn)度更高。公司深化生產(chǎn)裝置長(zhǎng)周期管理，從“十二五”以來(lái)裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行生產(chǎn)記錄，印證了裝置能耗的連年下降，當(dāng)然這里也不能否認(rèn)技改技措，即通過(guò)新技術(shù)、新工藝、新方法等良好的技術(shù)節(jié)能措施對(duì)能效水平提高的貢獻(xiàn)，但管理節(jié)能效果明顯，毋庸置疑。

因此，企業(yè)的節(jié)能工作，宜從以下幾個(gè)方面展開(kāi)，以取得更加的節(jié)能減排效果：

1）確保生產(chǎn)裝置穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行；

2）給予高度重視，提高全員節(jié)能意識(shí)；

3）完善企業(yè)能源管理制度并嚴(yán)格執(zhí)行；

4）定期開(kāi)展能效對(duì)標(biāo)分析工作，查找不足，加以彌補(bǔ)；

5）加強(qiáng)企業(yè)節(jié)能技術(shù)改造的管理，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)節(jié)能；

6）對(duì)節(jié)能技改措施進(jìn)行合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

總之，管理節(jié)能是企業(yè)投入最少，收益最大的可行措施；但技術(shù)措施的實(shí)施亦不能忽視。

Comparison of synthetic ammonia efficiency

Huang Yu-feng
（Grand Pacific Petrochemical Co，Beijing 100029，China）

mainly from the two sets of synthetic ammonia device production technology，energy management starts with energy efficiency benchmarking work，find out problems existing in the management of energy and the direction of improvement．

ammonia synthesis；energy saving；ICI～AMV；KBR；energy efficiency benchmarking

TQ113．29

B

1003-6490（2015）05-0005-03

2015－08－20

黃玉峰（1979－），男，漢族，河北灤平人，本科，化工工藝工程師，2002年畢業(yè)于河北科技大學(xué)，參加富島二期原始開(kāi)車(chē)，現(xiàn)從事公司節(jié)能減排管理工作。