氨壓機分離罐管線改造

劉 強, 徐程程

(中海石油華鶴煤化有限公司, 黑龍江鶴崗 154100)

1 概述

中海石油華鶴煤化有限公司(簡稱華鶴公司)年產30萬t合成氨、52萬t大顆粒尿素裝置以精煤為原料,煤氣化采用水煤漿加壓氣化技術,合成氨采用丹麥Topsoe技術,尿素采用荷蘭Stamicarbon尿素2000+技術及荷蘭荷豐霧化流化床造粒技術。裝置于2012年6月正式開工建設,2015年5月9日投產。氨壓縮機由沈陽透平機械股份有限公司制造。

2 流程簡介

氨閃蒸罐(D04601)閃蒸的氣體、惰性氣冷凝器(E04602)和酸脫洗滌塔段間氨冷器(E04205)、無硫甲醇氨冷器(E04204)、含硫甲醇氨冷器(E04203)、H2S餾分換熱器(E04213)來的混合氨氣進入一段分離罐(S04701)分離器,在分離器內與新增分離罐(S04701A)導淋液、調溫液氨、防喘振氣混合。分離出的液氨通過底部的液氨泵抽出送至D04601,氣體以24 184 m3/h、-39.0 ℃、0.059 MPa進入壓縮機低壓缸。氣體壓縮后經水冷器(E04701)降溫后進入分離器二段分離罐(S04702)。在分離器內與第二氨冷器(E04506)閃蒸氣和三段分離罐(S04703)導淋液、調溫液氨、防喘振氣混合,以46 414 m3/h、64.4 ℃、0.250 MPa進入壓縮機高壓缸二段壓縮。壓縮后排出缸外,經二段換熱器(E04702)冷卻后進入S04703與第一氨冷器(E04505)閃蒸氣和調溫液氨、防喘振氣混合進入壓縮機高壓缸三段壓縮。經過壓縮后的氣體(1.575 MPa、136.6 ℃)排出缸體。氣體經三段換熱器(E04703)降溫分離后送入氨冷系統[1-2]。

D04601—氨閃蒸罐;S04701A—新增分離罐;S04701—一段分離罐;S04702—二段分離罐;S04703—三段分離罐;E04701—一段換熱器;E04702—二段換熱器;E04703—三段換熱器;TV04720—一段入口溫度調節閥;TV04722—二段入口溫度調節閥;TV04724—三段入口溫度調節閥;FV04720—一段防喘振閥;FV04722—二段防喘振閥;FV04724—三段防喘振閥;D04602—氨受槽;E04505—第一氨冷器;E04506—第二氨冷器。

S04701A—新增分離罐;S04701—一段分離罐;V10—氣相閥;V1、V3、V5、V7—切斷閥;V2、V4、V6、V8—沖壓閥;V9—導淋閥。

為防止機組發生喘振,系統在E04703后設置有3路氣體返回管線,分別通過一段防喘振閥(FV04720)、二段防喘振閥(FV04722)、三段防喘振閥(FV04724)調節控制后返回到一段入口、二段入口、三段入口以增加氣體流量,避免機組發生喘振。為了調節壓縮機入口溫度,從氨受槽(D04602)引液氨作為噴淋液。液氨分別通過一段入口溫度調節閥(TV04720)、二段入口溫度調節閥(TV04722)、三段入口溫度調節閥(TV04724)的調控后,進入壓縮機一段、二段、三段入口,利用液氨氣化吸熱來調控各段入口溫度[3-4]。氨壓機流程圖見圖1。

3 問題描述

(1) 低溫甲醇洗系統至氨冰機系統一段入口分離器管線設計存在缺陷,其“U”型管低點,可能存在積液現象。

(2) 氨冷器內漏,形成銨鹽結晶,堵塞入口管線液氨泵無法啟動,S04701至S04701A管線堵塞且無法在線疏通,液氨無法排到S04701A內。

(3) 日常生產中,低溫甲醇洗氨冷器液位操作不當,氨壓機入口壓力過低,氨冷器出現帶液現象,分離罐液位升高,液氨泵無法及時啟動,氨壓機減負荷,導致低溫甲醇洗系統、合成冷凍溫度升高,影響系統負荷。

(4) 氨壓機在開車過程中配合低溫甲醇洗降溫,當低溫甲醇洗氨冷器入口進氨閥開度過大,液位升高,閃蒸的液氨會出現汽液夾帶現象。氨壓機提負荷時氣氨夾帶液氨被吸入到氨壓機入口分離器,導致分離罐液位升高,耽誤開車進度。

4 改造方案

將氨壓機一段出口氣氨充入到分離罐內,利用壓差將氨壓機分離罐液位排到D04601。因一段出口氣氨壓力、溫度適中,不會對分離罐及管線造成沖擊,操作簡單,安全可靠。

將氨壓機一段出口管線導淋引至S04701A頂部,作為沖壓氣源;增加管線及閥門(V2)引至S04701A底部,作為回流加熱閃蒸氣源;增加管線及閥門(V5),增加就地壓力表及導淋泄壓閥門(V7); 在S04701A原排氣管線上加一道切斷閥門(V10);在S04701A原排液管線上加一道切斷閥門(V6);在S04701底部上加一道切斷閥門(V1);在液氨泵進出口管線加2寸旁路管線、沖壓閥門(V8)及導淋閥(V9)。分離罐改造圖見圖2,其中虛線部分為新加閥門,法蘭和管線、新加閥門與管線連接形式為法蘭連接;實線部分為現有管線及閥門。

5 應用情況

氨壓機一段入口分離罐液位升高時可采取3種不同手段降低分離罐液位。

(1) 關閉S04701A至S04701氣相閥門V10,關閉S04701底部切斷閥門V1、V3、V5、V7,將S04701A隔離,打開S04701A頂部沖壓閥門V2、V4、V6、V8進行充壓,關閉閥門V9及P04701A/B進出口閥,將S04701A液位壓到D04601。

(2) 打開回流加熱閥門V5、V1、V4、V10,關閉閥門V2、V3、V6,對S04701A進行升溫,加速S04701A分離罐液位閃蒸,降低液位。

(3) 打開閥門V1、V2,關閉閥門V3、V4,對S04701進行升溫,加速S04701分離罐液位閃蒸,降低液位。

S04701至S04701A管線堵塞,液氨無法流動時,關閉閥門V1、V2、V5、V8、V10,以及P04701A/B入口閥,對管線進行在線拆卸、疏通操作,不影響氨壓機正常運行。

6 改造效果

(1) 改造后,系統開車可以及時將分離罐液位排到D04601,液位降低后氨壓機可以正常提負荷,滿足低溫甲醇洗系統降溫,加快開車進度。

(2) 改造后,避免開車過程中分離罐帶液達到液位報警聯鎖值造成機組跳車。

(3) 當分離罐液位升高時,可通過新加分離罐閥門加快氣氨閃蒸降低液位,也可通過充壓將分離罐液位壓到D04601內,避免液氨泵頻繁啟動,節省電量消耗。

(4) 單從加快開車進度方面,提前1.5 h生產出液氨,按液氨單價為3 000.00元/t計算,系統滿負荷生產液氨為43.75 t/h,共節省生產費用19.68萬元。

7 結語

改造氨壓機分離罐后,解決了現場分離罐液位高的問題,加快氨壓機開車進度,節省了生產費用。該方案為同行業提供了經驗,值得借鑒。