“一头两尾”模式合成氨(甲醇)装置建设运行总结

高明林　张　超

(安徽昊源化工集团有限公司安徽阜阳236000)



“一头两尾”模式合成氨(甲醇)装置建设运行总结

高明林张超

(安徽昊源化工集团有限公司安徽阜阳236000)

1采用“一头两尾”模式的缘由

安徽昊源化工集团有限公司(以下简称昊源公司)投资20多亿元，新增2台Ф 2 800 mm×3 200 mm 航天炉粉煤加压气化装置，配套2套合成氨系统。昊源公司多年来的发展属滚动发展模式，最大的技改投资也只有3亿元左右，长期发展虽说积累了丰富的项目运营管理经验，但对于新型合成氨工艺而言，一次性投资20亿元以上，风险较大。为此，提出了分两步走战略，即分别建设2套装置，分期实施，减少项目对人员和资金的需求。因项目分两期进行，在项目一期工程中，公用工程及一、二期项目布局均已成型，对项目二期的实施起到了很好的推动作用。在项目一期工程土建全部结束时，二期工程所有设备按一期工程的模式全部订货。

2013年4月13日，经1年半的项目建设，一期工程全部投入运行，并一次性开车成功，24 h后生产出合格的产品，一期工程全部产氨。2013年8月，正当全面开展二期项目建设时，国内甲醇价格一路走高，市场行情看好，而与之相对应的合成氨价格下滑，甚至跌至成本线以下。经3个月的连续调研，最终决定在原产合成氨工艺的基础上新增1套低压甲醇合成装置，二期工程于2014年4月23日全面投入运行，实现“一头两尾”模式，灵活应对市场，既可产氨也可产醇，同时新增甲醇也为产品多元化发展奠定基础。

2二期工程项目实施

二期工程在项目建设时，充分考虑弥补一期工程的不足，优化工艺配置，合理进行工艺配管的改造。为满足既可产氨又可产醇的工艺流程，新增部分设备及部分连通管线，保证了产氨时可在线切换产醇，产醇时也可在线切换产氨；同时，保证切出的装置处于安全保护状态。二期工程工艺流程见图1。

2.1项目工段内的局部改造

2.1.1气化工段

原设计2台气化炉共用1套灰水处理系统。为防止因灰水公用系统在1台装置出问题而造成双系统停车，同时也为了简化系统操作，防止因操作不慎而造成双系统水循环工艺波动，进而保证装置的稳定运行，现将灰水系统分开，并新增1套灰水系统。

图1　二期工程工艺流程

2.1.2变换系统

二期工程变换系统采用可控水移热等温变换技术，运行效果较为理想。该系统原设计为生产合成氨深度变换系统，在项目设计时，为保证CO深度变换，设置2台串联Ф 3 800 mm等温变换炉即可满足深度变换要求；经计算，1台等温变换炉即可满足浅度变换生产甲醇要求。根据生产要求，二期工程变换系统既可适应于生产合成氨，也可适应于生产甲醇，即对原变换工艺进行改造，局部增设了设备及工艺管线，具体改造内容：①在1#汽水分离器前增设废热锅炉，降低进变换炉的水汽比，以调整变换出口气中CO含量；②增设2#变换炉副线，并增设系统阀门，可在线切换；③改造水系统，保证生产氨或甲醇时系统热能利用充分；④增设水解槽，解决生产甲醇时由于变换系统有机硫转化不足的问题。改造后变换系统工艺流程见图2。

2.1.3低温甲醇洗系统

低温甲醇洗系统采用传统八塔流程，后配液氮洗工艺，出低温甲醇洗系统的净化气中φ(CO2)控制在20×10-6以下。生产甲醇时，需要出低温甲醇洗系统的净化气中φ(CO2)控制在3.0%，总硫体积分数控制在<0.1×10-6。由于生产氨与甲醇对低温甲醇洗出塔净化气的成分要求不同，故在原设计的基础上对低温甲醇洗系统的部分工艺管线进行改造：①增设CO2吸收塔下段的液相近路管线，通过减少其下段的液相负荷，来提高出塔净化气中的CO2含量；②增设CO2吸收塔的气相近路管线，通过脱硫塔脱硫后的部分气体不经过CO2吸收塔，与经过CO2吸收塔的部分净化气进行混合，使出系统的净化气满足生产甲醇的需要；③由于生产甲醇时对净化气中的总硫含量要求比较严格，故在低温甲醇洗系统去低压甲醇系统的净化气管线上增设1台精脱硫槽。

2.2新增低压甲醇合成及甲醇精馏系统

二期工程低压氨合成系统采用南京国昌化工科技有限公司的氨合成技术，最终确定甲醇合成压缩机、循环机均采用往复式压缩机，甲醇合成塔为Ф 3 200 mm板式水冷塔，操作压力为5.5 MPa。甲醇精馏系统由航天长征化学工程股份有限公司兰州分公司负责工程设计、制订项目推进时间表，及时进行长周期设备的采购。经过三方的通力配合，该项目于2014年6月24日投运。

3由产氨改产甲醇的操作要点

(1) 先将变换系统水解槽用系统变换气升温至180 ℃，变换系统进口废热锅炉用蒸汽升温正常，废热锅炉管程用氮气置换合格，再用粗煤气充压至变换系统的压力；低压甲醇合成塔用蒸汽升温正常。

(2) 将由液氮洗系统送往氨合成系统的合成气切掉放空，停氨合成系统；开低温甲醇洗系统的开车管线，低温甲醇洗系统出口放空，停液氮洗系统。

(3) 关闭变换系统蒸汽加入阀，开变换系统进口废热锅炉的粗煤气进、出口阀门，将废热锅炉带入系统；打开2#变换炉副线阀门，关闭2#变换炉进、出口阀门，将2#变换炉切出系统；打开水解槽进、出口阀门，关闭水解槽近路阀，将水解槽带入系统。

图2　改造后变换系统工艺流程

(4) 利用废热锅炉粗煤气的主、副线阀门的调节，降低粗煤气温度，提高变换出口CO含量，以满足生产甲醇的需要。

(5) 低温甲醇洗系统开CO2吸收塔近路阀，适当减少甲醇循环量，调节低温甲醇洗系统净化气中的CO2和总硫含量，以满足生产甲醇的要求。将净化气导入低压甲醇合成系统，完成产氨改产甲醇的运行。

4由产甲醇改产氨的操作要点

(1) 将变换系统2#变换炉升温充压正常，液氮洗系统降温积液结束，氨合成系统用一期工程合成气升温正常。

(2) 低温甲醇洗系统向低压甲醇合成系统停送净化气，净化气甲醇洗岗位放空。

(3) 变换系统开2#变换炉进、出口阀，关近路阀，将2#变换炉带入系统；开变换系统进口废热锅炉近路阀，关废锅的进、出口阀门，将废热锅炉切出系统；开水解槽近路阀，关水解槽进、出口阀门，将水解槽切出系统；开变换系统蒸汽加入阀，用蒸汽加入量来调整变换气出口CO含量，以满足生产合成氨的需要。

(4) 将低温甲醇洗系统净化气中φ(CO2)降至<20×10-6，液氮洗系统导气；待液氮洗系统出口气中CO微量合格后，向氨合成系统送气，完成产甲醇改产合成氨的运行。

5结语

昊源公司航天炉二期工程采用“一头两尾”模式，是因市场变化而采取的应对措施，经实践证明，此方案是可行的。虽然投资增加6 000万元左右，但能使企业根据甲醇、氨市场行情的变化，灵活地进行产品结构调整。

(收稿日期2015-09-02)