化工生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化經(jīng)驗總結(jié)

郭興育

【摘? 要】技術(shù)改造是保障化工生產(chǎn)系統(tǒng)長周期安全穩(wěn)定運行重要手段，是生產(chǎn)管理的核心內(nèi)容。本文通過對近十年對造氣車間生產(chǎn)系統(tǒng)工藝和設備方面技術(shù)改造的總結(jié)，試探性對化工生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化從人員，技術(shù)改造方案選擇，優(yōu)化方法及途徑，必備的技能等提出一種程序化的方法和途徑。

【關(guān)鍵詞】生產(chǎn)系統(tǒng);技術(shù)改造;工藝優(yōu)化;途徑

陜西興化集團公司是全國最大的硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)。氨醇總量90萬噸。年生產(chǎn)硝酸銨、純堿、甲醇、甲胺等化工產(chǎn)品近200萬噸。天然氣制氫系統(tǒng)設計15萬噸，經(jīng)技改生產(chǎn)系統(tǒng)25萬噸長周期穩(wěn)定運行，2014年造氣320天未停車。筆者實施了甲烷化、低變、中變觸媒壽命延長，甲烷化水冷器，脫碳低變煮沸器，中變給水預熱器技改，脫碳低位熱能利用等技術(shù)改造幾十項，年均效益百萬元以上，此文是從以上技改中總結(jié)的經(jīng)驗和教訓。

一、化工生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化的必要性

技術(shù)改造是化工生產(chǎn)系統(tǒng)長周期安全穩(wěn)定運行是關(guān)鍵，是生產(chǎn)管理的核心內(nèi)容。變換工序有兩臺中變給水預熱器漏，前后4次技改，前三次只是提高壓力等級，四年用了六臺設備，還是內(nèi)漏影響低變觸媒壽命。后來從材質(zhì)、工藝變化分析，設備承受是一種交變應力，改用304后使用9年，系統(tǒng)加量后又因管子和管殼材質(zhì)不同引起熱線膨脹系數(shù)不同，溫差加大造成管板撕裂，使用同一材質(zhì)，從根本解決了問題。脫碳系統(tǒng)在年產(chǎn)合成氨20萬噸是工藝時有波動：煮沸器、水冷器幾乎年年漏、堵，年年有設備更換。通過噴射器改造，水冷器加過濾器，工藝上管線優(yōu)化等等，同時回收低溫熱能制冷，近年年產(chǎn)25萬噸合成氨是穩(wěn)定運行，CO2出口分析30年一直在0.2%;從2011年到現(xiàn)在在0.1%。主要設備使用40年，月維修材料費用5萬元，

二、生產(chǎn)系統(tǒng)靠什么人來進行生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化

主要有生產(chǎn)管理人員，技術(shù)人員，主管生產(chǎn)或技術(shù)領(lǐng)導。

（一）技改人員的分類：分為經(jīng)驗型，理論型，學習型，專家型。

1、經(jīng)驗型：任勞任怨;熟悉生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)場流程、熟悉系統(tǒng)開停車，一般生產(chǎn)故障的處理。處理問題，壞了就修，再壞就換。

2、理論型：工作認真，理論能力強，了解生產(chǎn)現(xiàn)場，熟悉系統(tǒng)開停車，掌握生產(chǎn)相關(guān)專業(yè)知識，工作負責，一般問題可以解決，意外問題只會看領(lǐng)導，只講問題不講方法。

3、學習型：生產(chǎn)中堅;對生產(chǎn)現(xiàn)場熟悉流程、設備了熟于心，開停車、故障處理。不斷學習，勤思慎行，對生產(chǎn)系統(tǒng)的運行故障有預見性，并采取措施，大修或技改，系統(tǒng)逐步長周期穩(wěn)定性。

4、專家型：追求的目標。對系統(tǒng)運行了然于心，出現(xiàn)問題從系統(tǒng)性考慮，很快拿出根治方案，了解當前國內(nèi)外同類生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀，新技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)專業(yè)院所的技術(shù)能力。對生產(chǎn)系統(tǒng)有自己的看法。系統(tǒng)出現(xiàn)故障可以系統(tǒng)性解決。

三、技術(shù)改造項目的分類

低投資或無費型項目占70%

投資型占30%;①低投入高產(chǎn)出項目，②高投入高產(chǎn)出項目，③高投入低產(chǎn)出項目（解決安全隱患的較多）.

（一）低費性或無費性項目范例：

1、中變給水預熱器副線技改過程（降低阻力0.15MPa）：

有兩臺并列的中變給水預熱器DN150—DN300的管線，為調(diào)節(jié)溫度，溫度設副線及旁路，

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，為保證低變?nèi)肟跍囟?90℃，在DN150副線和旁路截止閥全開情況下，主線DN250閘閥只開5扣（相當于關(guān)3/4以上），

我們通過當量長度的計算，其原因是副線和旁路的阻力較大引起，經(jīng)過計算，阻力（以當量長度計）為210m，而主線的阻力也在210m以上，中變給水預熱器煤氣走管內(nèi)，阻力基本相當于直管，阻力就在出口閘閥關(guān)3/4以上引起，加之主線是氣液兩相（煤氣180℃露點以下），阻力較副線旁路（煤氣250℃）大，降低副線和旁路并聯(lián)的阻力，才能使主線出口閘閥全開或1/4關(guān)，主線阻力將從210m降為1.7m或10m，通過范寧公式：

hf=λL/d（u2/2），λ=8τ/（ρu2），計算過程從略，當量長度200m，阻力為0.18Mpa

流程優(yōu)化方案：將旁路由DN150管線改為DN200，閥由截止閥改為閘閥，DN200的管線滿足阻力降低要求，又使副線自調(diào)起作用，通過范寧公式，DN150截止閥管線和DN200閘閥管線阻力相差近50倍。方案實施，現(xiàn)場實測阻力由0.19MPa降為0.04MPa，

2、改造方案：簡單，低費，效益大。

對合成氨凈化系統(tǒng)進行細致的研究、思考，通過操作經(jīng)驗總結(jié)，對相關(guān)流程阻力進行理論計算，進行技術(shù)優(yōu)化方案和流程改造，在投資很少（15萬元）的情況下，降低凈化系統(tǒng)阻力0.25MPa，減少系統(tǒng)無用功消耗，效益300萬元。

凈化系統(tǒng)觸媒包括低變、甲烷化觸媒使用壽命8年以上，創(chuàng)造了國內(nèi)中型氮肥廠企業(yè)的使用記錄，達到或超過國內(nèi)大型天然氣氮肥廠

（二）投資性項目范例：

1、一期溴化鋰工程：

（1）I期脫碳采用熱水型溴化鋰機組回收貧液熱量，聯(lián)系廠家，克服了腐蝕、結(jié)晶、氣蝕等問題。溴化鋰機組代替貧液水冷器，用貧液做熱源驅(qū)動溴化鋰機組制取的5℃溫差的冷水400噸供合成車間混合機三段出口水冷器，使新鮮氣由40℃降為20℃，氨冷降低3℃，同等消耗下系統(tǒng)增產(chǎn)1.5t/h。同時由于有效地貧液溫降（80℃），I期脫碳出口CO2%含量月平均由0.10%降為0.06%-0.07%，脫碳效果良好，而系統(tǒng)消耗下降。夏季高溫狀況下合成氨較往年增產(chǎn)近6000噸。投入400萬元，年效益在670萬元。140t/h貧液由100℃降為80℃，原消耗循環(huán)水700t/h，現(xiàn)驅(qū)動溴化鋰機組，年回收熱量相當于蒸汽2.2萬噸。

（2）技改中需要解決的問題。①脫碳溶液的腐蝕;②貧液泵入口壓力降低后貧液泵的汽蝕;③脫碳苯菲爾溶液的結(jié)晶;④低位熱能（105 ℃貧液）的利用效能;⑤公司循環(huán)水的平衡及電平衡;⑥實際增產(chǎn)效果預測及投資。

（3）技改實施中解決的問題方法。①腐蝕采用改變溴化鋰發(fā)生器材質(zhì)來解決;②針對汽蝕，降低發(fā)生器阻力，使之達到泵入口的汽蝕余量。③溶液結(jié)晶采用在管線沖洗閥及最低點導淋閥，停車及時沖洗;

④制冷效率為0.79，回收循環(huán)水熱量，節(jié)能減排意義明顯;⑤循環(huán)水滿足要求，用電需加變電設備即可;

⑥增產(chǎn)效果，如氨冷降低3℃，每天增產(chǎn)25噸，整體投資400萬元

（5）結(jié)論：想到的問題越多，就有解決方案，成功的希望就越大，同時多多聽反對的聲音，有道理的反對聲音有助于技改的成功。

2、其他技改：二期溴化鋰工程，二段爐噴嘴改造，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)擴能技改，凈化系統(tǒng)管線技改。

四、化工生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化方法

（一）第一階段，解決系統(tǒng)中存在的問題：

五步法：關(guān)鍵是基礎工作，了解現(xiàn)有裝置的運行水平，切切實實存在的問題，與國內(nèi)其他裝置運行水平的差異，才有技術(shù)改造的方向。

1、第一步認真細致的熟悉生產(chǎn)工藝流程，設備的內(nèi)部構(gòu)造。包括工藝物料流程：加熱流程及熱源，冷卻流程及冷源;熱平衡，液體或水平衡：儀表測量的位置。設計工藝指標。運行的工藝指標。

2、第二步：學習打好基礎：生產(chǎn)環(huán)節(jié)的專業(yè)理論知識，專用技術(shù)，有時技術(shù)改造、系統(tǒng)優(yōu)化并不需要太深奧的理論。

沒有理論支持的技改就是盲人摸象。

學習方法：①向別人學習：同事，領(lǐng)導。②書本上，找專業(yè)書籍。學精學透;專業(yè)期刊《中氮肥》《化學工程與工藝技術(shù)》等等：③網(wǎng)絡上，要有辨識能力。

3.第三步：發(fā)現(xiàn)問題，找出原因。

發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)工藝或設備的問題：頻繁故障的設備;干得最多、最累的工作，就有問題。工藝是主導，設備反映出來。

判斷剖析問題的原因：1集思廣益，頭腦風暴法;2現(xiàn)場調(diào)查，資料分析;3理論推算，書本找答;4找“度娘”;5QC小組等等方式，

找原因極其重要，是解決問題的重點。

4、第四步：判斷系統(tǒng)問題的原因時，兩個思維途徑：

（1）從工藝角度考慮設備問題，查找愿因，優(yōu)化工況后再看變化。不要設備出故障就修理，就換設備。（中變給水預熱器）

管線的損壞可以從流體相變，比如我們單位中變給水預熱器，3年換6臺，出口管線的損壞，流體中介質(zhì)存在兩相。煮沸器2年一臺，甲烷化2年一臺水冷器?，F(xiàn)在都已解決。特別是換熱設備年更換臺數(shù)由近十臺減少至不到一臺，系統(tǒng)長周期運行。

（2）從設備電儀方面考慮工藝上的變化：設備管線故障有各種情況，如泄漏、內(nèi)漏、內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞等，就泄漏而言，一般設備連接法蘭等，如果發(fā)生小的泄漏，首先要考慮是對工藝狀況，沒有變化，可采取打緊等方法，而一旦發(fā)現(xiàn)是工藝變化引起，應以工藝調(diào)節(jié)至正常再看現(xiàn)場反應。比如水冷器的主線開度大引起溫度突然下降引起法蘭泄漏，就不要采取打緊的方法，恢復后有更大的泄漏，在停車或開車過程中的法蘭泄漏也等到工藝穩(wěn)定再作處理。、

切忌在處理泄漏中小活干成大活，大活干成停車。

5、第五步：解決方案，要求細節(jié)為王。①根據(jù)原因找解決方案相對容易，要求細節(jié)為主。②解決方案中，現(xiàn)場了解越多，考慮的問題越多，越接近成功?、奂几某晒τ泻芏嘣?，失敗可能只有一個原因！！

（二）第二階段：系統(tǒng)的優(yōu)化（四步法）

1、對運行平穩(wěn)后系統(tǒng)的認識，對標先進，

2、節(jié)能降耗新技術(shù)：低位熱能回收利用;蒸發(fā)水冷技術(shù);閃蒸技術(shù);余熱發(fā)電等

3、找出系統(tǒng)節(jié)能降耗的途徑，引進外部技術(shù)。找出系統(tǒng)節(jié)能降耗的途徑，可以適當引進外部力量，這需要對專業(yè)院所，相關(guān)技術(shù)工程公司及技術(shù)力量有所了解。但要干成功還是要靠自身的技術(shù)力量。

4、向國內(nèi)先進水平看齊：要有明確的目標。

五、生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化要完成必需的技能

（一）學習的習慣：技術(shù)人員的學習，養(yǎng)成學習的習慣。

（二）信心：樹立信心，沒有信心什么事都干不成。

（三）忍耐與妥協(xié)：理由和借口：工作不干，干不下去，有一萬個理由和借口;結(jié)果：沒干成。領(lǐng)導只看結(jié)果，長期以往，領(lǐng)導怎么看？

（四）溝通技巧

1、與上級：做好功課，言之有物，不說廢話。存在的問題，解決方案，優(yōu)點缺點一定要說清。

2、與同級、下級同級：目的為先，態(tài)度很重要;與下級：制度、公平，不要當老好人。

3、與協(xié)作方：互利共贏，公司利益第一，堅持原則，技術(shù)領(lǐng)先，積極服務，根據(jù)現(xiàn)場工況及時溝通變更技改細節(jié)，確保成功。

六、達到目標

（一）生產(chǎn)系統(tǒng)長周期安全穩(wěn)定運行。

（二）趕超先進水平（能耗降低，達到國內(nèi)先進水平）。

小結(jié)：技術(shù)改造是保障化工生產(chǎn)系統(tǒng)長周期安全穩(wěn)定運行重要手段，高產(chǎn)低耗運行就要不斷對其進行優(yōu)化，改進。本文通過對近十年對造氣車間生產(chǎn)系統(tǒng)工藝和設備方面技術(shù)改造的總結(jié)，提出一種程序化的方法和途徑。

（作者單位：陜西興化集團有限責任公司）