托普索合成氨裝置技改小結

王愛民，鄭曉建，陳小龍

(中國石油天然氣股份有限公司獨石化塔里木石化分公司， 新疆庫爾勒 841000)

中國石油天然氣股份有限公司獨石化塔里木大化肥裝置中，合成氨系統采用丹麥托普索傳統蒸汽轉化工藝(由中國成達工程有限公司根據托普索工藝包完成初步設計和詳細設計)。2010年3月24日一段爐首次點火，5月5日成功打通流程產出液氨，試車投產一次成功。

1 液氨加熱器增加冷凝液回收泵

氨罐內的冷液氨由液氨輸送泵抽出，在送往尿素裝置前需要在液氨加熱器(05E0001)中預熱。為防止蒸汽冷凝液結凍，05E0001采用雙“U”型特殊設計，在換熱器的殼程充滿了常溫液氨，通過常溫氨的蒸發和冷凝對冷氨進行加熱，避免蒸汽與冷氨直接接觸。預熱后液氨的溫度由溫度控制自調閥(TIC-0503)控制。加熱后的蒸汽冷凝液通過疏水器，送往冷凝液回收系統。液氨加熱器主要的作用是彌補系統氨量，將氨罐中的液氨加熱后輸送到系統及液氨裝車臺。

以上工作是間歇性的，故液氨加熱器要根據不同的作用增添蒸汽。不同冷凝液經過疏水器到冷凝液系統進一步回收的過程，也是間歇性的，且環境溫度不同，經常造成冷凝液管線有液擊現象，需要操作人員處理。將原塔西南煉化廠化肥廠冷凝液回收泵運用到此處，可自動回收凝結水到冷凝液系統，且再也沒有發生液擊現象，一定程度上減輕了操作人員的勞動強度，保證資源再利用[1-2]。

2 高變鍋爐給水預熱器回除氧器管線改造

合成氨裝置中，在高變鍋爐給水預熱器(E212)后、汽包(B201)前，設計管線返回除氧器(B701)，在開停工過程中使用。此改造目的是防止高壓汽包上水汽化，增加水流量，同時保證B201液位不會上漲過快。近年來，進B201前回流至B701的管線多次出現管壁沖刷變薄導致泄漏的情況。該漏點與B701本體相連，無法切除，只能帶壓堵漏引流焊接閥門處理。E212回B701管線泄漏一直是本裝置長周期運行的重點隱患。

該管線前后壓差較高，高壓水經過閥后迅速減壓汽化，高壓的汽液混合對管壁的沖刷較為嚴重，管壁逐漸變薄后泄漏。根據現場實際情況，將兩道閥門和限流孔板放置在靠近設備本體處，減少兩道閥后的彎頭及管線，避免沖刷管線，降低泄漏的風險。

自2019年2月26日改造完成后，管線既未發生泄漏，也無振動。

3 高壓閃蒸塔壓力控制閥增加副線

3.1 生產中臨時增加放空跨線

2020年9月25日12:45，脫碳系統循環氣壓縮機(K301)降負荷停機，高閃塔壓力自調閥(PIC-3014)逐漸全開，同時高壓閃蒸塔(B302)壓力至0.89 MPa，且有繼續上漲的趨勢。為防止設備超壓(B302安全閥啟跳壓力為1.20 MPa)，脫碳系統只能降負荷運行。K301停機(因設備故障暫時無法備機)后，PV-3014放空量不夠，造成B302超壓，整個系統負荷被迫降至95%運行。通過優化脫碳系統運行工況，提高消泡劑的投加頻次，降低系統循環量，適當降低系統熱量，保證B302運行壓力不超過0.83 MPa(正常運行及設計指標為0.79 MPa)的情況下，將系統負荷勉強提升至96%。B302壓力高會導致低閃出口二氧化碳產品中氫含量上升，對尿素裝置運行不利，同時，消泡劑投加量增大會造成后期脫碳溶液發泡，對系統運行不利。B302壓力高成為K301停機后系統加負荷困難的主要瓶頸[3-4]。

選定增加K301臨時放空跨線(B302壓力控制在指標范圍內)，兩個導淋之間的距離為5 m左右，配管簡單(見圖1)。打開入口閘閥，全開入口導淋閥，全開機組安全閥放空管線導淋閥，B302壓力由壓力控制閥(PV-3014)控制。

K301—脫碳系統循環氣壓縮機；B302—高壓閃蒸塔；B305—循環氣分離器；PV-3014—B302壓力控制閥；V002—K301安全閥Ⅰ；V006—K301安全閥Ⅱ；F302—CO2吸收塔。

9月30日11:25投用，效果明顯，PV-3014開度從100%下降至50%，B302壓力下降，系統負荷逐漸提至100%。將B302壓力從0.83 MPa調整至正常指標0.79 MPa，系統運行穩定。

自9月30日開始到11月22日停工之間，系統負荷一直為100%，且消泡劑增加量也在正常允許的范圍內，節能降耗效果顯著。現場操作人員不需要不停添加消泡劑，勞動強度降低。

3.2 B302壓力控制閥增加副線

2019年冬修時，B302臨時增加壓力控制閥(PV3014)副線。因疫情，K301改造延后，該條管線在疫情復工階段起到重要作用。

2020年3月30日凌晨，K301因電機故障跳車，在短短17 s內，B302壓力達到0.91 MPa。操作人員立即將該副線的放空旁路全開，并沖消泡劑200 mL，系統負荷從100.9%降至99%，B302壓力得以控制在0.79 MPa，避免設備因超壓安全閥起跳。

4 共用表冷器改造

共用表冷器(E401)主要有2個作用：一是將壓縮機中的乏汽冷凝成冷凝水，可用于循環利用；二是建立并維持高度真空，降低汽輪機排氣壓力，增加汽輪機功率。

夏季生產運行過程中，E401真空度(PI-7055)為-0.06 MPa，合成氣壓縮機(K431)的排氣溫度達到93 ℃。PI-7055對三大機組的振動、脹差、軸向位移、推力瓦溫度、排氣溫度等指標有影響。尤其是機組蒸汽消耗大，不僅對機組部件運行不利，而且機組焓降下降、冷凝液回收增加、整體消耗動能損失較大。2019年7月，系統短停時，PI-7055一度好轉，控制在-0.07 MPa運行，但對其正常指標(-0.08 MPa)而言，還有差距，需要在冬修過程中加以改造。

4.1 驅動抽汽器改造

驅動抽汽器(EJ401)的蒸汽為0.40 MPa低壓蒸汽。當啟抽打開后，抽吸處的壓力已經降至0.32 MPa，此時再投主抽，反而使E401的真空度下降。經查,主蒸汽管線供應蒸汽量不足，啟抽和主抽全開時蒸汽使用量大，蒸汽壓力低造成抽汽器工作不好?，F將管線尺寸改為和總管尺寸一樣，以提高驅動蒸汽的動力。2020年EJ401投用時，現場驅動蒸汽壓力表顯示為0.39 MPa(原為0.32 MPa)，PI-7055由-45 kPa變化為-66 kPa。提高驅動蒸汽的壓力對節能降耗和壓縮機長周期運行有益。

4.2 E401大氣安全閥排液管線加裝導淋

E401大氣安全閥排液管線存在“U”型彎，每年冬季停工期間，為防止此處因存水而被凍裂，需將“U”型彎低點管線割開排液。為此，在“U”型彎處加裝排液導淋。正常運行時，此導淋關閉；冬季時，打開導淋，將積液排盡，防止管線凍裂。

4.3 改造效果

據統計，PI-7055每下降1%，蒸汽消耗增加1.0%～1.5%，出力約下降1%。2019年實施上述措施后，PI-7055提高了5～6 kPa，避免了三大機組透平在低真空條件下長時間運行，保障了設備的安全，同時節能降耗效果較好。

對于抽汽凝汽式透平，當汽輪機負荷不變時,排氣壓力降低1%,相當于蒸汽消耗率降低1%～2%。K431透平排氣壓力降低8.77%，空氣壓縮機(K421)透平降低8.77%，由此計算:

可減少高壓蒸汽(500 ℃、10.80 MPa)用量為20.9 t/h； 可減少中壓蒸汽(383 ℃、4.27 MPa)用量為4.71 t/h。

5 氨罐排盡口虹吸管的改造

2019年冬修時，對運行10 a的氨罐進行首檢前工藝處理。排氨虹吸管不位于氨罐底部，需使用氨罐進水升氨罐壁溫的方法處理高度為30 mm的余氨。進水后發現氨罐底部不平整，其實有50～60 mm的余氨(25～50 t)。故進水100 t，將氨水混合液全部打入尿素裝置地下槽，以進一步回收利用。

對氨罐底部排盡口進行改造，增加虹吸管口的高度，降低環保處理余氨的難度，也避免危及操作員工健康。

6 小空壓機油冷卻器過濾器改造

夏季運行過程中，小空壓機因油溫超過50 ℃報警，除了采取噴淋、引流、遮陽等措施以外，小空壓機需要短停以清洗過濾器。每一次短停，系統都需要降負荷，增加了安全隱患。

在窗口檢修過程中，安裝并聯式過濾器，采用外濾式過濾器，可在線反沖洗。經過試運行，進一步改造反沖洗過濾器的底部堵頭，保證在線清洗水渣易被排出。

7 結語

通過對設備進行相關改造，既滿足生產工藝的需求，在一定程度上減輕操作員工的勞動強度，又保證設備長周期穩定運行。