合成氨装置技改与节能减排措施

丁志表，王志玲

［海洋石油天野化工（集团）有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010070］

1 装置简介

中海石油天野化工股份有限公司大化肥装置1996年10月建成投产，年产300kt合成氨、520kt尿素。空分单元采用林德全低压液氧泵流程，气化采用谢尔部分氧化废锅流程，变换采用饱和热水塔流程，原料气净化采用LVRGL两步法低温甲醇洗工艺联合液氮洗的工艺，氨合成是凯洛格的卧式合成塔。2005年8月公司对合成氨装置实施了原料路线由渣油向天然气的改造，并于2005年10月投产。以下介绍近年来合成氨装置在节能减排工作中进行的技术改造和采取的技术管理措施。

2 节能减排措施

2.1 通过EA207加热蒸汽改造，减少蒸汽消耗

为配合全厂蒸汽管网平衡及节能降耗工作，合成氨装置将净化岗位甲醇热再生塔再沸器EA207的热源由0.44MPa蒸汽改为0.98MPa蒸汽。改造后，在冬季高锅C炉跳车蒸汽紧张的情况下，可以快速退出0.44MPa管网，优先保证10.0MPa管网用汽，达到高锅单炉（A或 B）保合成装置运行的目的（而原设计由于EA207使用0.44MPa蒸汽，0.44MPa蒸汽无法退出）。同时，夏季伴热及采暖蒸汽退出后，0.44MPa管网多余蒸汽从PV708放空，造成浪费。EA207改用0.98MPa蒸汽后，可降低0.44MPa管网操作压力，以降低两台锅炉给水泵背压，减少7.0MPa蒸汽用量和0.44MPa蒸汽的产汽量，达到节约蒸汽的目的。

2.2 增产二氧化碳，降低氨库液位

（1）停用原料气氨深冷器EA203，提高硫化氢吸收塔入口原料气温度，降低原料气中的CO2在甲醇中的溶解度，达到降低酸性气量，增产CO2的目的。

（2）控制好氮洗塔入口脱碳气温度，减少甲烷尾气中CO的含量，提高送至变换岗位的富CO气量，达到增产CO2的目的。

（3）油改气后，为了满足氨碳平衡，在甲醇车间增加了CO2回收装置，将CO2再生塔DA402五段的汽提气送至甲醇车间回收CO2。回收后的CO2送入CO2鼓风机入口。由于管线长，为了防止带液，管线上设计了5个排液管线，将CO2与液体一起排入大气。为了减少排放量，增加了两个CO2分离罐，减少CO2排放量，达到增产CO2的目的。

（4）通过降低硫化氢吸收塔的吸收甲醇量，提高甲醇温度，减少甲醇中溶解的CO2量，达到降低酸性气量，增产CO2的目的。

2.3 改造烧嘴冷却水冷却器，避免脱盐水排放

油改气后，气化炉新烧嘴冷却水系统投用以后温度一直比设计值高（属于设计缺陷），对烧嘴不利，所以采用从导淋排水，借助补入低温的脱盐水降温，造成浪费。经对烧嘴冷却水冷却器改造后，烧嘴冷却水温度达到了设计要求，避免了脱盐水排放，实现了节能减排的目的，提高企业经济效益，降低生产风险。

2.4 增加气化废锅排污闪蒸罐，回收高温精制水，副产0.44MPa蒸汽

由于气化废锅液位调节阀前后压差大，废锅液位调节阀一直处于内漏状态，检修后也维持不了多久，造成高温精制水大量排放；冬季开停车过程中大量排放精制水，使生产现场严重结冰，形成不安全因素。为此，将废锅排放水接入一个压力等级为1.0MPa的闪蒸灌，回收的高温精制水送冷凝液回收池，副产的0.44MPa蒸汽，送到0.44MPa蒸汽管网。

2.5 回收空压机放空气，解决生产瓶颈

油改气后，由于甲醇装置的投产，使得仪表空气用量增加，因此空干站增加了两台空气压缩机，供仪表空气和工厂空气。空干站新增的空气压缩机运行时，每小时有2000m3余量空气直接放空，浪费电能。而空分装置每年夏季因空压机（GB001）打气量不足制约装置高负荷生产。为了回收新增空气压缩机的余量空气，通过改造，将新增空气压缩机出口管线与空压机（GB001）出口管线相连。改造后，既回收了空气压缩机的余量空气，缓解了夏季空压机（GB001）打量不足的问题，又可在空干站新增的空气压缩机故障时，由空压机（GB001）供应仪表空气或工厂空气。真正做到合理利用资源、降低能耗、提高企业经济效益，解决生产瓶颈。

2.6 优化开车方案，减少原料气放空量

合成氨装置通过总结经验，优化开车方案，大大缩短了开车时间，减少了原料气放空量，降低了能耗，提高了企业经济效益。

2.7 消除漏点和直排，实现节能降耗

（1）及时消除合成氨装置中出现的水、蒸汽和工艺气漏点。

（2）对装置中的阀门进行排查，发现内漏的阀门及时更换，避免介质泄漏，达到节能降耗的目的。

（3）通过改造，消除合成氨装置伴热系统的直排点，回收蒸汽冷凝液。

2.8 解决装置瓶颈，实现节能降耗

（1）解决表冷器真空高的装置瓶颈

由于冷却水系统比较脏，导致表冷器EA701换热器列管堵塞，换热效果下降，表冷器真空度升高至－60kPa，压缩机能耗增加，并影响到压缩机的安全运行。为了解决这一瓶颈，对表冷器EA701采用了在线化学清洗。在表冷器EA701冷却水入口处加入化学试剂，通过渗透、疏松、分散、螯合等作用除去水侧表面粘附物、水垢等杂物，以达到净化金属表面的目的，改善换热效果，确保透平安全、稳定、经济运行。清洗后表冷器真空PIA715A下降10～15kPa，解决了装置瓶颈。

（2）解决净化岗位氨冷器制冷能力差的装置瓶颈

2008年10月，净化岗位氨冷器制冷能力下降，甲醇温度升高。经过检查后发现气氨管线积液，随后对管线进行了排液。排液后氨冷器出口温度稍有下降，但还没有达到指标要求。经过进一步分析判断，确定是由于变换气氨冷器EA402内漏后，含二氧化碳的原料气漏入氨系统后形成碳铵结晶，堵塞了换热器，同时，在气氨总管内形成了结晶物，附着在管壁上，造成总管阻力增加，氨冷器制冷效果不好，甲醇温度升高。针对这一装置瓶颈，隔离变换气氨冷器EA402，并在EA402出口气氨管线上加盲板，防止含二氧化碳的原料气漏入氨系统，结晶堵塞管线、设备。随后在EA402气氨管线与气氨总管汇合处，采用加热和振动的方法，使附着在气氨总管的结晶物脱落，解决了总管阻力高的问题，消除了装置隐患。

（3）解决变换岗位管线泄漏的装置瓶颈

由于工艺气呈弱酸性，建厂时管线连接存在异种钢焊接的问题，导致管线在长时间运行后频繁泄漏，造成系统多次停车检修，减少了合成氨产量，增加了能耗。为了解决这一装置瓶颈，在经过多次排查、论证和分析后，2010年6月检修时，对变换岗位存在问题的管线、法兰、阀门进行了更换，对有问题的设备进行了修复，消除了影响装置长周期安全运行的隐患。

2.9 优化方案，缩短气化炉更换烧嘴时间

在2005年公司对合成氨装置实施原料路线由渣油向天然气改造时，气化炉烧嘴也进行了改造。改造后烧嘴的使用寿命仅有三个月左右，这样就存在频繁更换烧嘴的风险作业。首次更换烧嘴时用时18h，采用气化炉停车、降温、更换烧嘴、升温、投料的程序进行更换。由于更换一次烧嘴时间太长，影响了合成氨产量。于是部门领导和专业工程师共同研究，优化了方案，采用气化炉不降温，烧嘴盘管内加水保护的方法更换烧嘴，使更换烧嘴时间由18h缩短到4h，避免了气化炉长时间单炉运行的状况。

3 结 语

通过实施持续的节能减排、挖潜增效措施，以及在全厂开展 “小改小革评比”活动，狠抓装置的安全、稳定、长周期、高负荷运行，合成氨装置在2009年、2010年实现了合成氨产量和综合能耗的历史新突破。今后，将进一步抓好装置安全、稳定、长周期、高负荷运行，解决装置瓶颈，继续开展 “小改小革评比”活动，实现持续的节能减排，使老装置焕发出新的风采。