DN 2 400 mm低压氨合成装置运行总结

许建锋 王淑珍(阳煤集团和顺化工有限公司 山西和顺032700 ) (石家庄双联化工有限责任公司 河北石家庄050200)

0 前言

阳煤集团和顺化工有限公司“18·30”尿素装置于2012年8月投产，2012年11月实现满负荷运行。经过1年多的运行，该装置运行稳定，日产合成氨720 t，运行最高压力17.9 MPa，达到设计指标要求；在能量回收和节能方面效果显著，吨氨回收蒸汽1.07 t，吨氨节电22 kW·h。

1 工艺流程

来自甲烷化工段的新鲜气(约16.9 MPa)经新鲜气水冷器降温后进入水分离器分离水分，然后与来自冷交换器Ⅰ的热气混合后进入氨冷凝器，温度降至-10～-15 ℃进入氨分离器；气体从氨分离器出来后进入冷交换器Ⅰ，再进入冷交换器Ⅱ，换热后的气体(25～28 ℃)进入循环机提压至18.0 MPa后进入油分离器，然后进入塔前预热器提温至140 ℃左右进氨合成塔反应；自氨合成塔出来的合成气(270～280 ℃)进入废热回收器Ⅰ生产2.5 MPa蒸汽，合成气温度降至235 ℃左右后进入废热回收器Ⅱ生产0.4 MPa低压蒸汽(部分用于溴化锂制冷机组)，合成气温度降至165 ℃左右后进入塔前预热器，与入塔气换热；经换热后的气体温度降至50～60 ℃，然后进入水冷却器Ⅰ，温度降至40 ℃以下再进入冷交换器Ⅱ，气体进一步降温后进入水冷却器 Ⅱ (冷水由溴化锂制冷机组提供)，温度降至20 ℃以下后进入冷交换器Ⅰ，换热后的气体分离出部分液氨，分氨后的合成气出冷交换器Ⅰ后与新鲜气混合，进入下一循环。低压氨合成工艺流程见图1。

2 主要设备

主要设备参数见表1。

3 工艺优点

(1)采用双级废热回收器

图1 低压氨合成工艺流程

设置双废热回收器以产生不同压力等级的蒸汽。废热回收器Ⅰ产生的2.5 MPa中压蒸汽供二氧化碳汽提法尿素工段使用，吨氨副产500～600 kg蒸汽；废热回收器Ⅱ产生的0.4 MPa的蒸汽供造气工段及溴化锂制冷机组使用，吨氨副产500～600 kg蒸汽。两级废热回收器的设置提高了合成反应的热量回收率。

(2)采用双水冷却器、双冷交换器

设置双水冷却器、双冷交换器，有效回收利用冷量，降低循环水使用量。水冷却器Ⅰ后设置冷交换器Ⅱ，水冷却器Ⅱ后设置冷交换器Ⅰ，进一步回收冷量，使热气温度比设置单水冷却器、单冷交换器降低10～12 ℃，降低了氨冷凝器的负荷。

(3)采用合成废热锅炉直连结构

采用合成塔与废热锅炉直连技术，与传统的工艺相比，降低了对合成塔到废热锅炉的管线材质要求，安全性能得到保证，同时也减少了投资费用。

(4)采用溴化锂制冷技术

采用溴化锂制冷技术，水冷却器后冷冻需要的冷量约为10 200 kW。余热回收采用两级蒸汽回收的工艺流程，反应余热回收产生的低品位蒸汽送至溴化锂制冷机组产生低温水，用于部分冷凝氨。溴化锂制冷机组制得的冷水用于水冷却器Ⅱ，吨氨可节省冰机冷冻量162 kW，相当于在双级氨冷流程中少开1台额定制冷量为2 030 kW的冰机；采用溴化锂制冷机组制取冷水，扣除循环水动力和溴化锂制冷机组电耗，冰机节电700 kW·h；吨氨可节电22 kW·h。

(5)采用塔外加热结构

该合成塔在设计上借鉴国外工艺的特点，采用塔外加热的升温还原方式，有效提高了塔内件的容积利用率；与同等容积的合成塔相比，可降低设备的设计制作难度和投资费用。

4 运行情况

该装置经1年多运行，设备运行稳定，各项工艺指标达到设计要求。特别是在设计上设置双废热回收器、双水冷却器、双冷交换器，应用溴化锂制冷技术回收利用合成装置低位热能，实现了能量的合理回收利用，吨氨可以回收蒸汽1.07 t，吨氨节电22 kW·h。另外,实际运行的压力比设计压力最高值低2.5 MPa，装置的操作弹性大，尚有提高合成氨产量的空间。主要设计、运行温度和压力见表2。

表2主要设计、运行温度和压力

5 运行中存在的问题

(1)轴向段压差大。运行中发现，随压力的升高，合成塔内件压差(合成塔阻力)增大，一般在0.60～0.65 MPa。原因：为提高氨净值，在一段轴向段装填了颗粒较小的催化剂。

(2) 管道的热膨胀。由于采用塔外开工加热炉升温还原，最高温度达到500 ℃，管道的膨胀问题应引起关注，特别是在降温阶段须缓慢降温，以保证管道应力逐渐降低，防止出现法兰处泄漏等问题。

(3)该低压氨合成装置原设计的氨净值为11%(体积分数)，实际运行氨净值为9%(体积分数)。原因是设计循环量为48 m3/min，实际运行循环量为54 m3/min。