合成氨全低变技改经验总结

向 宏 官列锋

(湖北新洋丰合成氨厂湖北荆门448150)

合成氨全低变技改经验总结

向 宏 官列锋

(湖北新洋丰合成氨厂湖北荆门448150)

湖北新洋丰合成氨厂年产液氨150 kt，其变换系统原采用中低低变换工艺。因中变炉催化剂床层温度高，导致中变塔出口管道温度较高(一般达470 ℃)，曾多次出现温差应力拉裂现象，致使2015年2次停车处理，经济损失达100余万元，而且严重威胁安全生产；中低低流程吨氨消耗蒸汽达550 kg，导致液氨生产成本较高。2015年10月，若不进行变换系统技改，则需更换变换催化剂，需资金约150万元，而进行技改只需要增加费用约50万元。为确保安全生产，并达到节能降耗的目的，2015年10月，利用全厂大修的机会，对变换系统进行了低低变技改，收到了较好的效果。

1 技改前流程

压缩机来的半水煤气→油水分离器→饱和热水塔与循环热水传质、传热→气水分离器添加蒸汽后分离液态水→主热交换器与中变二段出口的变换气换热后升温→中变一段→中变二段→主热交换器换热→一段水冷却器降温→低变一段→低变二段→二段水冷却器器→第1水加热器→热水塔→第2水加热器→第3水加热器→冷却器→出口分离器→后工段。

热水塔出口热水经循环水泵加压，经第1水加热器加热后进入饱和塔。

2 技改方案

(1) 变换炉分段。原中变炉一、二段分别作为全低变的一、二段；原低变炉的一、二段分别作为全低变的三、四段；抗毒剂主要放在一段。

(2) 热水塔与水分离器的技改。采用增湿流程可以有效降低饱和热水塔的负荷，但原有DN2 600 mm饱和热水塔偏小，阻力略大，故技改时将原有DN2 200 mm气水分离器更换为1台DN3 000 mm气水分离器，以有效分离液态水，防止带入催化剂床层造成结块。原DN2 200 mm气水分离器置于饱和塔前与原除油器并联使用。

(3) 变换炉更换催化剂前准备工作。中变炉、低变炉在装催化剂前，认真检查内保温，保障气体进、出口分布器符合要求，防止发生气体偏流现象。因中变炉使用温度下降至350 ℃以下，技改时将中变炉及低变炉内保温适当减薄，以适当多装催化剂，确保长周期稳定运行及减小催化剂床层阻力。

(4) 增加了1台增湿器。增湿器规格为Ф 2 600 mm×13 000 mm二段增湿器，其单独用2台DG6- 150×4型工业锅炉多级离心泵给水。

(5) 提高溴化锂机组入口水温。热水塔出口变换气温度降至约72 ℃后，无多余热量供溴化锂机组出口循环水提温，故另增加3.0～3.3 t/h蒸汽量用于热力除氧，以提高溴化锂水冷机组入口水温。

(6) 水系统分离。因饱和热水塔循环水中ρ(Cl-)为50～80 mg/L，严重偏高，技改时将半脱后的水洗与造气的水洗分开，单独使用。

3 变换塔抗毒剂及催化剂装填方案

变换一段(原中变上段)：15 m3抗毒剂+25 m3催化剂；

变换二段(原中变下段)：28 m3催化剂；

变换三段(原低变上段)：30 m3催化剂；

变换四段(原低变下段)：3 m3抗毒剂+41 m3催化剂。

4 技改后流程

压缩机来的半水煤气→油水分离器→除油器除油→饱和热水塔与循环热水传质、传热→气水分离器添加蒸汽后分离液态水→主热交换器与变换三段出口的变换气换热后升温→变换一段→喷水增湿→变换二段→喷水增湿→变换三段→主热交换热器→变换四段→第1水加热器(原第1水加热器与原二段冷却器并联﹚降温→热水塔→第2水加热器→冷却器→出口分离器→后工段。

热水塔出口热水经循环水泵加压，由第1水加热器加热后进入饱和塔。

采用该方案后，理论吨氨外加蒸汽消耗约为150 kg，考虑到热损及饱和热水塔偏小造成热回收不理想等，实际吨氨蒸汽消耗≤250 kg。

5 技改后工艺参数

(1) 入变换系统半水煤气成分：φ(CO)28%，φ(CO2)12%，φ(H2)39%，φ(CH4)1.5%，φ(N2+Ar)21%，φ(O2)0.4%。

(2) 正常情况下，入系统半水煤气气体压力约为0.8 MPa。

(3) 工艺指标：来自锅炉的脱盐除氧水电导率≤0.5 μS/cm，ρ(悬浮物)≤1 g/m3；饱和热水塔循环水pH为8～9，ρ(总固体)<500 mg/L，ρ(Cl-)<30 mg/L；进系统蒸汽压力约为1.0 MPa，温度为(200±10)℃；变换出口气体中ρ(H2S)≥150 mg/m3(标态)。

(4) 经过技术改造后，变换系统处理半水煤气气量为75 000 m3/h(标态)，变换出口φ(CO)为1.0%～1.2%。

6 效益分析

6.1 安全效益

技改后，变换系统管道温度更低，运行更安全。变换炉进出口管道温度大幅下降，全低变进口管道温度240 ℃，催化剂层温度380 ℃，一变换炉出口管道温度320 ℃，降温100～150 ℃，温差应力大大降低，运行更安全，彻底杜绝了因管道温度过高引发的温差应力所导致的停车事故的发生，保障了生产的稳定。

6.2 经济效益

技改后，吨氨蒸汽消耗大幅下降，降低了生产成本。

(1) 技改投入。增加水分离器和增湿器各1台，水泵2台，低变催化剂、抗毒剂共100 m3，加上管道、土建、安装及设计费用，共约190万元。

(2) 技改后经济效益。全低变流程吨氨蒸汽消耗250 kg，降低了300 kg，按每年生产120 kt液氨计算，可节约蒸汽费用360万元。技改后，年增加给水泵电费6.15万元，溴化锂系统及变换系统补水年增加蒸汽费用180万元。综上所述，可年增加效益173.85万元，3个月即可收回技改增加的44.4万元投资。

7 采用低低变工艺需注意事项

全低变工艺催化剂对氧极其敏感，需严格控制半水煤气中的氧含量。在实际生产过程中，半水煤气中氧体积分数应控制在≤0.5%。一旦炉温异常而可能导致氧含量上升时，主操作工应及时作停炉处理。

8 结语

技改历时1个月，2015年11月合成氨厂开车至2016年1月，变换系统运行稳定，各项指标均达到了预期目标，至2016年1月底即可收回增加的投资，安全与经济效益十分显著，可为其他未采用全低变工艺的企业借鉴。

2016- 08- 19)