合成氨前系统放空天然气回收与利用

黄玉峰

(中海石油化学股份有限公司，海南 东方　100029)



合成氨前系统放空天然气回收与利用

黄玉峰

(中海石油化学股份有限公司，海南 东方100029)

摘要：合成氨装置在开车过程中为了催化剂升温或保护一段炉盘管有大量的天然气放空，经过回收利用和使之循环利用，即节能降耗更是保护了环境。

关键词：合成氨；回收；节能减排；技改

0引言

中海石油化学股份有限公司二期装置是年产45万t合成氨装置，是由美国KBR(Kellogg & Brown Root)公司总承包，采用KBR公司深冷净化技术设计而成，其工艺具有节能、易操作和较强的贫气处理能力。

自2004年原始开车至今合成装置共计停车56次(包括计划停车)，随着对系统的熟知及外界供气良好的协调，最近几年停车次数平均每年3次；装置开车(冷态、热态开车)期间，由于工艺需要，有一定量的天然气、工艺气需要排放(以下简称乏气)，造成了资源的大量浪费；特别在冷、热态开车期间，转化炉盘管升温保护用天然气直排，浪费更为明显。

1合成装置开车阶段天然气放空分析

1.1　冷态开车

冷态开车是指从快锅点火至开工加热炉灭火，整个冷态开车过程需要72h。各阶段的天然气耗量和时间如下图1所示。

图1　各阶段天然气耗量和时间关系图

各阶段工艺气放空量和组份情况分别见表1和表2。

表1　各排放阶段及排放控制阀

表2　排放点组份数据明细表

1.2　热态开车

热态开车是指一段炉处于蒸汽钝化阶段恢复开车。热态开车从系统具备恢复开车条件到合成塔开工加热炉灭火，合成回路放空全部回收，热态开车过程需要28h，总耗气量218万m3。各阶段工艺气放空量和组分情况和冷态开车相同。

图2　热态开车各阶段工艺气放量和组分情况图

从冷、热态装置开车来看，均有大量的天然气工艺气放空，造成原料的大量损耗，从脱硫后放空的主要是天然气，和装置界区气体组份一致，这就为循环利用提供了基础性保障，而脱碳前系统放空以及合成系统放空组份均发生了较大的变化，若回收到前系统对前系统工况以及压缩机影响较大，本次考虑回收，主要回收脱硫后放空的天然气。

2流程设计思路及流程

合成氨装置开车在化工投料前放空集中在脱硫后，其主要放空物料为天然气，放空物料的温度在371℃，而天然气界区进入合成系统时天然气温度为29℃，如果要回收此放空物料，就必须使放空物料的温度从371℃下降到29℃，才不会对压缩机造成影响，由于温度下降温差较大，为了更有效的进行换热，采用了内波螺纹管，提高其换热效率，设计流程简图如下图3，红线部分为新增部分：

图3　流程简图

改造前在氮气升温或停车保护一段炉盘管的时候，放空主要在脱硫后，每小时3万m3左右，改造后，使之形成一个循环，脱硫后的放空关闭，循环利用，新增换热器采用循环水降温，因合成装置后系统都还未开，此时循环水量是多余的，可以满足生产需要。

3项目的投用

2013年8月16日凌晨1∶00，根据开车进度，二期装置由氮气升温转入蒸汽升温，由于本次是冷态开车，放空在脱硫后，乏气回收装置氮气置换合格，循环水投用正常。4∶00乏气回收装置逐步并入系统，缓慢关闭放空，逐步开大新增换热器入口阀，直至全部并入系统，本次回收气量3万m3/h，系统未产生波动，压缩机运行正常，投用正常。

4项目效益评估

该项目节能效果明显，若1a按3次停车计算，每次开停车回收10h，每小时回收3万m3，那么每年可回收的天然气量为90万标方天然气，折660t标准煤，折合人民币135万(天然气按1.5元/标方)。

该项目从设计上看，是非常不错的节能减排项目，项目实施后，达到了我们预期的技改目的，减排降耗效果非常显著，此改造也为我们的技术管理、技术创新提供了一些很好的思路，值得我们加以推广应用。

Exhaust Natural Gas Recovery and Utilization of Ammonia Synthesis Front-end System

HUANGYu-feng

(China BlueChemical Ltd，Dongfang，100029)

Abstract：A large amount of natural gas is exhausted during start-up of ammonia synthesis plant. After recovery and cycle use，energy consumption is decreased and environment is protected.

Key words：ammonia synthesis；recovery；energy-saving；technical transformation

中图分类号：TQ113.29

文献标志码：B

文章编号：1003-6490(2015)01-0011-02

作者简介：黄玉峰(1980-)，男，本科，2002年毕业于河北科技大学，化工工艺工程师，参加富岛二期原始开车，现从事公司节能减排管理工作。

收稿日期：2015-01-21