合成氨效能对比浅析

黄玉峰

（中海石油化学股份有限公司安全生产部，北京 100029）

合成氨效能对比浅析

黄玉峰

（中海石油化学股份有限公司安全生产部，北京 100029）

主要从两套合成氨装置的生产工艺、能源管理等方面入手，展开能效对标工作，找出能源管理存在的问题与改进方向。

合成氨；节能；ICI～AMV；KBR；能效对标

0 引 言

中海石油化学股份有限公司（海南）（以下简称“公司”）拥有两套合成氨生产装置，分别为1996年投产的采用ICI～AMV工艺年产30万t合成氨装置（设计能耗29．55 GJ／t氨）（简称“一期合成”），2002年采用KBR工艺年产45万t合成氨装置（设计能耗27．93 GJ／t氨）（简称“二期合成”），两套装置自2006年始，建立节能组织机构，制定完善各项节能减排制度和措施，通过公司内部效能对标，寻找差距与不足，内部挖潜全面提升，在保证装置安、稳、长、优运行的同时，产品能耗连年下降，节能工作取得了长足的进步。

1 两套合成氨装置的工艺特点

1．1 工艺简介

年产30万t合成氨装置（一期）采用英国ICI～AMV技术，由日本千代田公司成套引进，1996年建成投产。主要包括以下工序：工艺天然气的准备、工艺天然气的脱硫、一段转化、二段转化、CO变换、CO2脱除、甲烷化、氨合成。

年产45万t合成氨装置（二期）采用的技术是原布朗路特的深冷净化技术和原凯洛格技术的综合，2003年建成投产。主要包括以下工序：原料气压缩和脱硫、一段转化、工艺空气压缩和燃气透平驱动、二段转化、CO变换、CO2脱除、甲烷化、干燥、深冷净化、压缩、氨合成、氨冷冻。详情见表1。

表1 合成氨生产装置情况

1．2 工艺特点

（1）总体流程接近

（2）两套装置均采用了低水碳比天然气蒸汽转化工艺，但一期装置采用的是“部分过量”空气转化工艺，二期装置采用的是“过量”空气转化工艺。

（3）二期装置采用了MDEA脱碳技术，一期通过改造采用了ACT－1脱碳溶液。二期脱碳能耗低于一期。

（4）二期的气体回收装置设在合成单元前，一期设在合成单元后。双方各有利弊。

（5）都采用了燃气轮机技术，一期的燃气轮机乏气，进入废锅，二期乏气进入一段炉，热能利用强于一期。

（6）二期较多采用蒸汽透平泵，一期多采用电泵。

（7）所用天然气组分不同，一期用气甲烷含量80%（v／v，下同）以上，二期用气60%左右。

2 能源管理状况

2．1 总体情况

两套装置在公司统一的能源管理指导思想下，开展各项目做，在能源管理体系、能源计量管理、统计管理、装置运行管理、检维修管理等方面运用统一的管理模式，不存在任何差异。十二五以来，公司深化精细化管理理念，以“两化”融合为基础，运行信息化手段，强化预防性维修体系，狠抓装置长周期管理，两套装置长周期运行屡创佳绩，记录分别保持在200 d／300 d以上，同时每年基本保持1个200 d或2个100 d以上长周期稳定运行。

2．2 主要能源

表2 主要输入、输出能源表

2．3 单位产品能耗计算

计算公式为，单位产品能耗＝（输入能源－输出能源）／产品产量。

表3 3 a产品综合能耗汇总表

3 装置运行情况

3．1 装置运行管理

合成氨装置长周期运行情况是影响能耗的最重要因素。就一期装置分析，全系统停车14～15 h一次，将放空天然气70万～100万m3，加上水电消耗，直接经济损失100万元以上，若计产值，损失达200万元以上；负荷影响也很明显，70%～80%负荷与100%负荷相比，吨氨耗原料天然气约增加30 m3，不计燃料天然气消耗的增加，每天就将增加天然气消耗2万m3以上；工况优化则体现在工艺指标优化、催化剂活性好、设备完好效率高、仪表灵敏准确等方方面面。

2011年度一期合成生产运行情况不甚良好，设备老化是其重要原因，全年仅有一个100 d长周期生产记录，期间停车8次。一定程度造成能耗的上升。

二期合成2011年实现长周期生产，二期全年无故障停产，仅1次计划停产7 d。尽管天然气热值较低，全年但其天然气热值偏低，一定程度影响装置能耗。但总体来看能耗明显下降。因此，作为单一系列连续性化工生产企业，在生产管理中，以精细管理来维护装置的长周期运行，尽量减少停车次数，是最大的节能措施。

3．2 主要用能设备运行效率分析（以2011年数据，下同）

变压器监测数据见表3。从变压器检测表中可以看出，变压器的日负荷率均比较高，但是有些变压器的功率因数不足0．9，需要进一步改善。

表4 公司一期、二期总变监测数据

表6 二期分变压器监测数据

3．3 天然气能耗

两套合成氨装置原燃料天然气消耗指标对比见表7。

表7 合成氨装置原燃料天然气消耗指标对比单位：m3（标）／t氨

从表7看出，一期合成天然气消耗有明显上升的趋势，二期合成今年热值有所提高，气耗略有下降。但长周期运行，明显是节能的一个重要手段。

3．4 电力消耗

两套合成氨装置的电能消耗指标对比见表8。

表8 合成氨装置工艺电力消耗指标对比单位：kW·h／t氨

一期2011年合成氨工序的电能消耗是43．25 kW·h／t氨，低于设计值50 kW·h／t氨，近年来处于较低水平，该装置已经运行10 a多，因此电耗水平是较低的。但二期合成吨氨电耗明显有明显下降的趋势，主要得益于各类变频改造项目的实施，另外二期合成采用了较多的蒸汽透平泵，同时在耗能设备的管理也优于一期合成，因此二期合成电耗明显少于一期合成。

可以看出，2011年两套合成氨装置能耗均不同程度下降，主要得益于装置的长周期运行。证明化肥装置只有保持长周期运行才能保证节能目标的实现。

4 效能分析

对于单一生产线的连续运行化工装置来说，管理节能尤为重要，节能空间更大，对于实现企业节能目标的贡献度更高。公司深化生产装置长周期管理，从“十二五”以来装置的长周期运行生产记录，印证了装置能耗的连年下降，当然这里也不能否认技改技措，即通过新技术、新工艺、新方法等良好的技术节能措施对能效水平提高的贡献，但管理节能效果明显，毋庸置疑。

因此，企业的节能工作，宜从以下几个方面展开，以取得更加的节能减排效果：

1）确保生产装置稳定长周期运行；

2）给予高度重视，提高全员节能意识；

3）完善企业能源管理制度并严格执行；

4）定期开展能效对标分析工作，查找不足，加以弥补；

5）加强企业节能技术改造的管理，从本质上实现节能；

6）对节能技改措施进行合理的技术经济分析。

总之，管理节能是企业投入最少，收益最大的可行措施；但技术措施的实施亦不能忽视。

Comparison of synthetic ammonia efficiency

Huang Yu-feng
（Grand Pacific Petrochemical Co，Beijing 100029，China）

mainly from the two sets of synthetic ammonia device production technology，energy management starts with energy efficiency benchmarking work，find out problems existing in the management of energy and the direction of improvement．

ammonia synthesis；energy saving；ICI～AMV；KBR；energy efficiency benchmarking

TQ113．29

B

1003-6490（2015）05-0005-03

2015－08－20

黄玉峰（1979－），男，汉族，河北滦平人，本科，化工工艺工程师，2002年毕业于河北科技大学，参加富岛二期原始开车，现从事公司节能减排管理工作。