合成氨前系統(tǒng)放空天然氣回收與利用

黃玉峰

(中海石油化學(xué)股份有限公司，海南 東方　100029)

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合成氨前系統(tǒng)放空天然氣回收與利用

黃玉峰

(中海石油化學(xué)股份有限公司，海南 東方100029)

摘要：合成氨裝置在開(kāi)車過(guò)程中為了催化劑升溫或保護(hù)一段爐盤管有大量的天然氣放空，經(jīng)過(guò)回收利用和使之循環(huán)利用，即節(jié)能降耗更是保護(hù)了環(huán)境。

關(guān)鍵詞：合成氨；回收；節(jié)能減排；技改

0引言

中海石油化學(xué)股份有限公司二期裝置是年產(chǎn)45萬(wàn)t合成氨裝置，是由美國(guó)KBR(Kellogg & Brown Root)公司總承包，采用KBR公司深冷凈化技術(shù)設(shè)計(jì)而成，其工藝具有節(jié)能、易操作和較強(qiáng)的貧氣處理能力。

自2004年原始開(kāi)車至今合成裝置共計(jì)停車56次(包括計(jì)劃停車)，隨著對(duì)系統(tǒng)的熟知及外界供氣良好的協(xié)調(diào)，最近幾年停車次數(shù)平均每年3次；裝置開(kāi)車(冷態(tài)、熱態(tài)開(kāi)車)期間，由于工藝需要，有一定量的天然氣、工藝氣需要排放(以下簡(jiǎn)稱乏氣)，造成了資源的大量浪費(fèi)；特別在冷、熱態(tài)開(kāi)車期間，轉(zhuǎn)化爐盤管升溫保護(hù)用天然氣直排，浪費(fèi)更為明顯。

1合成裝置開(kāi)車階段天然氣放空分析

1.1　冷態(tài)開(kāi)車

冷態(tài)開(kāi)車是指從快鍋點(diǎn)火至開(kāi)工加熱爐滅火，整個(gè)冷態(tài)開(kāi)車過(guò)程需要72h。各階段的天然氣耗量和時(shí)間如下圖1所示。

圖1　各階段天然氣耗量和時(shí)間關(guān)系圖

各階段工藝氣放空量和組份情況分別見(jiàn)表1和表2。

表1　各排放階段及排放控制閥

表2　排放點(diǎn)組份數(shù)據(jù)明細(xì)表

1.2　熱態(tài)開(kāi)車

熱態(tài)開(kāi)車是指一段爐處于蒸汽鈍化階段恢復(fù)開(kāi)車。熱態(tài)開(kāi)車從系統(tǒng)具備恢復(fù)開(kāi)車條件到合成塔開(kāi)工加熱爐滅火，合成回路放空全部回收，熱態(tài)開(kāi)車過(guò)程需要28h，總耗氣量218萬(wàn)m3。各階段工藝氣放空量和組分情況和冷態(tài)開(kāi)車相同。

圖2　熱態(tài)開(kāi)車各階段工藝氣放量和組分情況圖

從冷、熱態(tài)裝置開(kāi)車來(lái)看，均有大量的天然氣工藝氣放空，造成原料的大量損耗，從脫硫后放空的主要是天然氣，和裝置界區(qū)氣體組份一致，這就為循環(huán)利用提供了基礎(chǔ)性保障，而脫碳前系統(tǒng)放空以及合成系統(tǒng)放空組份均發(fā)生了較大的變化，若回收到前系統(tǒng)對(duì)前系統(tǒng)工況以及壓縮機(jī)影響較大，本次考慮回收，主要回收脫硫后放空的天然氣。

2流程設(shè)計(jì)思路及流程

合成氨裝置開(kāi)車在化工投料前放空集中在脫硫后，其主要放空物料為天然氣，放空物料的溫度在371℃，而天然氣界區(qū)進(jìn)入合成系統(tǒng)時(shí)天然氣溫度為29℃，如果要回收此放空物料，就必須使放空物料的溫度從371℃下降到29℃，才不會(huì)對(duì)壓縮機(jī)造成影響，由于溫度下降溫差較大，為了更有效的進(jìn)行換熱，采用了內(nèi)波螺紋管，提高其換熱效率，設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)圖如下圖3，紅線部分為新增部分：

圖3　流程簡(jiǎn)圖

改造前在氮?dú)馍郎鼗蛲＼嚤Ｗo(hù)一段爐盤管的時(shí)候，放空主要在脫硫后，每小時(shí)3萬(wàn)m3左右，改造后，使之形成一個(gè)循環(huán)，脫硫后的放空關(guān)閉，循環(huán)利用，新增換熱器采用循環(huán)水降溫，因合成裝置后系統(tǒng)都還未開(kāi)，此時(shí)循環(huán)水量是多余的，可以滿足生產(chǎn)需要。

3項(xiàng)目的投用

2013年8月16日凌晨1∶00，根據(jù)開(kāi)車進(jìn)度，二期裝置由氮?dú)馍郎剞D(zhuǎn)入蒸汽升溫，由于本次是冷態(tài)開(kāi)車，放空在脫硫后，乏氣回收裝置氮?dú)庵脫Q合格，循環(huán)水投用正常。4∶00乏氣回收裝置逐步并入系統(tǒng)，緩慢關(guān)閉放空，逐步開(kāi)大新增換熱器入口閥，直至全部并入系統(tǒng)，本次回收氣量3萬(wàn)m3/h，系統(tǒng)未產(chǎn)生波動(dòng)，壓縮機(jī)運(yùn)行正常，投用正常。

4項(xiàng)目效益評(píng)估

該項(xiàng)目節(jié)能效果明顯，若1a按3次停車計(jì)算，每次開(kāi)停車回收10h，每小時(shí)回收3萬(wàn)m3，那么每年可回收的天然氣量為90萬(wàn)標(biāo)方天然氣，折660t標(biāo)準(zhǔn)煤，折合人民幣135萬(wàn)(天然氣按1.5元/標(biāo)方)。

該項(xiàng)目從設(shè)計(jì)上看，是非常不錯(cuò)的節(jié)能減排項(xiàng)目，項(xiàng)目實(shí)施后，達(dá)到了我們預(yù)期的技改目的，減排降耗效果非常顯著，此改造也為我們的技術(shù)管理、技術(shù)創(chuàng)新提供了一些很好的思路，值得我們加以推廣應(yīng)用。

Exhaust Natural Gas Recovery and Utilization of Ammonia Synthesis Front-end System

HUANGYu-feng

(China BlueChemical Ltd，Dongfang，100029)

Abstract：A large amount of natural gas is exhausted during start-up of ammonia synthesis plant. After recovery and cycle use，energy consumption is decreased and environment is protected.

Key words：ammonia synthesis；recovery；energy-saving；technical transformation

中圖分類號(hào)：TQ113.29

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1003-6490(2015)01-0011-02

作者簡(jiǎn)介：黃玉峰(1980-)，男，本科，2002年畢業(yè)于河北科技大學(xué)，化工工藝工程師，參加富島二期原始開(kāi)車，現(xiàn)從事公司節(jié)能減排管理工作。

收稿日期：2015-01-21