國產化大化肥工藝冷凝液回收方法的改進及指標優化

許承寶，安建喜

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

寧夏石化公司年產45×104t合成氨裝置是寰球設計院自主設計技術，生產工藝為天然氣蒸汽轉化法，變換液經過除鹽水、脫碳再沸器、鍋爐給水換熱器換熱后在脫碳入口分離罐（V1603）內將冷凝液分離。這些冷凝液在汽提塔中利用4.8 MPa的蒸汽進行汽提，達標的冷凝液經除鹽水裝置處理后重新作為合格的除鹽水利用。其流程為：低變氣進入脫碳工序，經第一鍋爐給水預熱器（E1503）、再沸器（E1601）和第二脫鹽水加熱器（E1609）換熱，冷凝的水蒸氣（約 65 t/h）在分離器（V1603）分離后，用泵（P1501A/B）送至汽提塔（C1501）；冷凝液從塔的上部進入與塔下部進入的4.8 MPa的蒸汽（390℃）逆流接觸，塔頂逸出的副產物及蒸汽送入一段轉化爐重新轉化，底部流出的冷凝液送除鹽水裝置，處理后作為鍋爐給水。寧夏石化公司化肥三廠國產化合成氨裝置于2018年4月26日第一次投料試車到5月30日停車檢修期間運行穩定，系統負荷在75%時C1501出口冷凝液電導易超出20 mg/cm2，脫鹽水裝置能夠接受的最高電導指標為20 mg/cm2，這樣造成大量工藝冷凝液外排，這套國產化大化肥設計時脫鹽水裝置就存在制水偏低的缺陷，最終導致裝置脫鹽水緊缺。在Kellogg合成氨工藝中裝置在開、停車過程時工藝冷凝液指標無法保證只能排入公司事故水池后經過處理外排，導致大量水外排增加了環保壓力。

1 國產化大化肥工藝冷凝液系統相比Kellogg工藝冷凝液系統操作方法的改進

國產化大化肥合成氨裝置工藝冷凝液系統為了實現工藝冷凝液在開、停車期間能達標回收到脫鹽水裝置，達到開、停車期間轉化工段實現零排放，在Kellogg合成氨工藝冷凝液流程基礎上增加了一股鍋爐給水泵來的補水線，實現停車時晚停汽提塔，開車時先開汽提塔。停車時在脫碳系統切除后汽提塔繼續通蒸汽直至工藝冷凝液分離器無液位后再切汽提塔，同時補入一股鍋爐給水來維持汽提塔液。將去汽提塔的中壓蒸汽閥（FV1519）及前、后截止閥關閉，同時慢開汽提塔放空閥，切斷一段爐的汽提蒸汽，泄塔內壓力，停工藝冷凝液泵。在這種情況下，工藝冷凝液一直處于汽提狀態，工藝冷凝液不會超標，與開車相比較，操作起來相對容易。開車時在系統加空氣后就可以利用補水線對汽提塔建立液位，然后通入蒸汽使汽提塔升溫、升壓，用蒸汽閥（FV1519）控制升溫、升壓速率，待升溫、升壓合格后逐漸關閉放空閥（PIC1511）將汽提塔提前串入系統，此時汽提塔內加入的蒸汽量大約10 t/h，補入的鍋爐水按照正常流程送入脫鹽水裝置。隨著脫碳系統導氣進度加大汽提塔蒸汽量，脫碳分離罐（V1603）有液位后啟動（P1501）將冷凝液引至C1501。然后根據工藝冷凝液系統出口在線電導表指示，開大FV1519增加蒸汽量，確保工藝冷凝液指標合格。開車過程中有關數據（見表1）。

表1 開車過程中有關數據

2 工藝冷凝液系統工藝現狀

工藝冷凝液系統于2018年4月27日10∶00開車正常，18：00系統負荷加到75%過程中C1501出口冷凝液電導隨之上升，崗位人員將蒸汽量加到設計流量25 t/h后電導指標下降到15 μs/cm以下。到裝置運行5月30日停車檢修之前工藝冷凝液電導時有超標現象，嚴重時造成脫鹽水裝置無法回收冷凝液而改為排放，導致脫鹽水儲罐液位下降較快。確保工藝冷凝液指標的目的主要是防止脫鹽水混床失效，造成冷凝液無法處理后大量水排至事故水池，導致脫鹽水緊缺。

3 原因查找

由于汽提塔的蒸汽量一直保持在設計流量25 t/h，C1501出口冷凝液電導時有超指標現象，這說明確實存在問題，從工藝的如下幾個方面查找原因。

3.1 轉化水碳比控制問題

系統負荷在50%時轉化水碳比控制4.5～5.0，隨著負荷的升高水碳比的控制也隨之降低，當負荷到75%時水碳比應控制到正常設計值3.1，而崗位人員為了確保轉化系統的安全運行往往將轉化水碳比控制在3.5～4.0使得轉化系統、變換系統的水碳比、水汽比過剩，導致工藝冷凝液的量達到75 t/h，超出設計流量15 t/h。造成汽提塔超負荷運行，出口電導超標。說明工藝冷凝液系統汽提塔超負荷運行是導致汽提塔出口指標不合格的原因之一。

3.2 汽提塔壓力波動問題

在開車期間或者大幅度加負荷時汽提塔壓力波動較大，C1501出口工藝冷凝液的電導隨著壓力波動變化較大，同時由于合成系統處于停車狀態工藝氣在甲烷出口放空，其放空壓力設定一般在2.8 MPa造成轉化系統壓力較低使得汽提塔汽提效果較差，2018年5月22日夜班C1501出口工藝冷凝液電導長時間維持在21 μs/cm，造成脫鹽水裝置無法回收此股冷凝液，而導致脫鹽水儲罐液位下降較快脫鹽水緊缺，為了維持脫鹽水儲罐的液位脫鹽水裝置強行將其回收。白班接班后排查電導高的原因發現汽提塔入口水量63 t/h；出口溫度245℃；液位45%；頂部壓力3.0 MPa，各項參數基本都在控制范圍內，在技術員的指導下將甲烷化出口壓力由2.8 MPa提到3.0 MPa，此時汽提塔頂部壓力逐漸上漲到3.4 MPa，汽提塔出口冷凝液電導也開始下降最終降到了13.5 μs/cm。說明工藝冷凝液系統汽提塔壓力低是導致汽提塔出口指標不合格的原因之一。

3.3 低變床層溫度問題

轉化工段系統負荷維持在75%運行時低變入口溫度控制在195℃左右，床層溫度在215℃，經過觀察床層溫度由210℃到215℃變化時關于冷凝液出口電導沒有異常變化。因此低變床層溫度的變化對工藝冷凝液的電導影響不大。

4 解決的辦法

工藝針對水碳比控制過高和汽提塔壓力控制偏低是造成工藝冷凝液系統出口電導超標的原因，在轉化系統及工藝冷凝液系統其他指標合格的情況下將水碳比控制在3.1～3.3，同時將工藝氣導入后系統運行時要求將系統壓力提高到設計值以確保汽提塔的壓力，并規范了操作要求解決了由于汽提塔冷凝液電導高而導致除鹽水不能回收此股水造成的除鹽水緊缺問題。

5 總結

（1）通過汽提塔操作的改進，實現了開、停車階段工藝冷凝液的達標回收，不僅降低了合成氨的生產成本，減小了污水處理的壓力，也有利于環保。

（2）通過以上工藝冷凝液系統出口電導超標的原因分析，得出水碳比控制過高、汽提塔壓力控制偏低是造成C1501出口冷凝液指標不合格的真正原因。