“一頭兩尾”模式合成氨(甲醇)裝置建設運行總結

高明林　張　超

(安徽昊源化工集團有限公司安徽阜陽236000)

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“一頭兩尾”模式合成氨(甲醇)裝置建設運行總結

高明林張超

(安徽昊源化工集團有限公司安徽阜陽236000)

1采用“一頭兩尾”模式的緣由

安徽昊源化工集團有限公司(以下簡稱昊源公司)投資20多億元，新增2臺Ф 2 800 mm×3 200 mm 航天爐粉煤加壓氣化裝置，配套2套合成氨系統。昊源公司多年來的發展屬滾動發展模式，最大的技改投資也只有3億元左右，長期發展雖說積累了豐富的項目運營管理經驗，但對于新型合成氨工藝而言，一次性投資20億元以上，風險較大。為此，提出了分兩步走戰略，即分別建設2套裝置，分期實施，減少項目對人員和資金的需求。因項目分兩期進行，在項目一期工程中，公用工程及一、二期項目布局均已成型，對項目二期的實施起到了很好的推動作用。在項目一期工程土建全部結束時，二期工程所有設備按一期工程的模式全部訂貨。

2013年4月13日，經1年半的項目建設，一期工程全部投入運行，并一次性開車成功，24 h后生產出合格的產品，一期工程全部產氨。2013年8月，正當全面開展二期項目建設時，國內甲醇價格一路走高，市場行情看好，而與之相對應的合成氨價格下滑，甚至跌至成本線以下。經3個月的連續調研，最終決定在原產合成氨工藝的基礎上新增1套低壓甲醇合成裝置，二期工程于2014年4月23日全面投入運行，實現“一頭兩尾”模式，靈活應對市場，既可產氨也可產醇，同時新增甲醇也為產品多元化發展奠定基礎。

2二期工程項目實施

二期工程在項目建設時，充分考慮彌補一期工程的不足，優化工藝配置，合理進行工藝配管的改造。為滿足既可產氨又可產醇的工藝流程，新增部分設備及部分連通管線，保證了產氨時可在線切換產醇，產醇時也可在線切換產氨；同時，保證切出的裝置處于安全保護狀態。二期工程工藝流程見圖1。

2.1項目工段內的局部改造

2.1.1氣化工段

原設計2臺氣化爐共用1套灰水處理系統。為防止因灰水公用系統在1臺裝置出問題而造成雙系統停車，同時也為了簡化系統操作，防止因操作不慎而造成雙系統水循環工藝波動，進而保證裝置的穩定運行，現將灰水系統分開，并新增1套灰水系統。

圖1　二期工程工藝流程

2.1.2變換系統

二期工程變換系統采用可控水移熱等溫變換技術，運行效果較為理想。該系統原設計為生產合成氨深度變換系統，在項目設計時，為保證CO深度變換，設置2臺串聯Ф 3 800 mm等溫變換爐即可滿足深度變換要求；經計算，1臺等溫變換爐即可滿足淺度變換生產甲醇要求。根據生產要求，二期工程變換系統既可適應于生產合成氨，也可適應于生產甲醇，即對原變換工藝進行改造，局部增設了設備及工藝管線，具體改造內容：①在1#汽水分離器前增設廢熱鍋爐，降低進變換爐的水汽比，以調整變換出口氣中CO含量；②增設2#變換爐副線，并增設系統閥門，可在線切換；③改造水系統，保證生產氨或甲醇時系統熱能利用充分；④增設水解槽，解決生產甲醇時由于變換系統有機硫轉化不足的問題。改造后變換系統工藝流程見圖2。

2.1.3低溫甲醇洗系統

低溫甲醇洗系統采用傳統八塔流程，后配液氮洗工藝，出低溫甲醇洗系統的凈化氣中φ(CO2)控制在20×10-6以下。生產甲醇時，需要出低溫甲醇洗系統的凈化氣中φ(CO2)控制在3.0%，總硫體積分數控制在<0.1×10-6。由于生產氨與甲醇對低溫甲醇洗出塔凈化氣的成分要求不同，故在原設計的基礎上對低溫甲醇洗系統的部分工藝管線進行改造：①增設CO2吸收塔下段的液相近路管線，通過減少其下段的液相負荷，來提高出塔凈化氣中的CO2含量；②增設CO2吸收塔的氣相近路管線，通過脫硫塔脫硫后的部分氣體不經過CO2吸收塔，與經過CO2吸收塔的部分凈化氣進行混合，使出系統的凈化氣滿足生產甲醇的需要；③由于生產甲醇時對凈化氣中的總硫含量要求比較嚴格，故在低溫甲醇洗系統去低壓甲醇系統的凈化氣管線上增設1臺精脫硫槽。

2.2新增低壓甲醇合成及甲醇精餾系統

二期工程低壓氨合成系統采用南京國昌化工科技有限公司的氨合成技術，最終確定甲醇合成壓縮機、循環機均采用往復式壓縮機，甲醇合成塔為Ф 3 200 mm板式水冷塔，操作壓力為5.5 MPa。甲醇精餾系統由航天長征化學工程股份有限公司蘭州分公司負責工程設計、制訂項目推進時間表，及時進行長周期設備的采購。經過三方的通力配合，該項目于2014年6月24日投運。

3由產氨改產甲醇的操作要點

(1) 先將變換系統水解槽用系統變換氣升溫至180 ℃，變換系統進口廢熱鍋爐用蒸汽升溫正常，廢熱鍋爐管程用氮氣置換合格，再用粗煤氣充壓至變換系統的壓力；低壓甲醇合成塔用蒸汽升溫正常。

(2) 將由液氮洗系統送往氨合成系統的合成氣切掉放空，停氨合成系統；開低溫甲醇洗系統的開車管線，低溫甲醇洗系統出口放空，停液氮洗系統。

(3) 關閉變換系統蒸汽加入閥，開變換系統進口廢熱鍋爐的粗煤氣進、出口閥門，將廢熱鍋爐帶入系統；打開2#變換爐副線閥門，關閉2#變換爐進、出口閥門，將2#變換爐切出系統；打開水解槽進、出口閥門，關閉水解槽近路閥，將水解槽帶入系統。

圖2　改造后變換系統工藝流程

(4) 利用廢熱鍋爐粗煤氣的主、副線閥門的調節，降低粗煤氣溫度，提高變換出口CO含量，以滿足生產甲醇的需要。

(5) 低溫甲醇洗系統開CO2吸收塔近路閥，適當減少甲醇循環量，調節低溫甲醇洗系統凈化氣中的CO2和總硫含量，以滿足生產甲醇的要求。將凈化氣導入低壓甲醇合成系統，完成產氨改產甲醇的運行。

4由產甲醇改產氨的操作要點

(1) 將變換系統2#變換爐升溫充壓正常，液氮洗系統降溫積液結束，氨合成系統用一期工程合成氣升溫正常。

(2) 低溫甲醇洗系統向低壓甲醇合成系統停送凈化氣，凈化氣甲醇洗崗位放空。

(3) 變換系統開2#變換爐進、出口閥，關近路閥，將2#變換爐帶入系統；開變換系統進口廢熱鍋爐近路閥，關廢鍋的進、出口閥門，將廢熱鍋爐切出系統；開水解槽近路閥，關水解槽進、出口閥門，將水解槽切出系統；開變換系統蒸汽加入閥，用蒸汽加入量來調整變換氣出口CO含量，以滿足生產合成氨的需要。

(4) 將低溫甲醇洗系統凈化氣中φ(CO2)降至<20×10-6，液氮洗系統導氣；待液氮洗系統出口氣中CO微量合格后，向氨合成系統送氣，完成產甲醇改產合成氨的運行。

5結語

昊源公司航天爐二期工程采用“一頭兩尾”模式，是因市場變化而采取的應對措施，經實踐證明，此方案是可行的。雖然投資增加6 000萬元左右，但能使企業根據甲醇、氨市場行情的變化，靈活地進行產品結構調整。

(收稿日期2015-09-02)