液氨充装系统改造和应用

邓文刚

（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗 154100）

1 概述

中海石油华鹤煤化有限公司年产300kt 合成氨、520kt 尿素（下称3052项目），氨合成工序采用丹麦托普索公司低压氨合成工艺，液氨罐区采用2台5 000m3的单壁常压低温氨罐，用于贮存中间产品液氨，单罐贮存时间为3d，罐区由2台小冰机维持氨罐压力。当尿素停车或低负荷生产造成液氨不能平衡时，氨合成工序的液氨通过氨闪蒸罐和合成氨泵（P04601A/B）送至氨罐贮存。尿素装置恢复生产后，低温液氨需将常压氨储罐中-33.9℃的低温液氨用冷氨泵（P40101）以连续流量经氨加热器（E40101）加热至25℃后送至尿素装置。图1是液氨贮存和外送尿素工艺流程示意图。

图1 液氨贮存和外送图

2 存在的问题

2.1 高负荷下运行产氨和用氨不匹配

开车后3052项目各装置进行了性能考核，根据各工艺包设计要求，公用工程、空分、气化和合成氨等装置实际安全运行中都可以保持高负荷运行，合成氨释放产能后，所产液氨除了满足尿素用氨后还有剩余，这部分液氨只能暂时贮存氨罐中，为保证满负荷长周期运行，需要将剩余液氨移出系统，否则会被迫降低生产负荷。

2.2 尿素装置运行时间短

原始开车初期合成氨装置开车后，液氨用户尿素装置开车稍晚或者偶尔清洗造粒，都使液氨贮存到氨罐中，氨罐液位居高不下，合成装置被迫降负荷甚至停车，给安全生产和经济运行带来巨大挑战。

2.3 当尿素价格低时，可以销售中间产品液氨，保证利润最大化和满足周边需要

3052项目地处东北，尿素用量有明显的季节性，一般冬季是淡季，尿素价格偏低，但是东北热电厂较多，热电厂常年用液氨作为脱硝原料，并且东北液氨产量少，因其不便长距离运输，本地液氨价格可观，经过计算相比尿素销售液氨利润更高。

3 解决对策

面对以上问题，需要在保持合成装置高负荷运行时，还要平衡全系统产能，所以将剩余外送销售，经过研究论证，决定对原始开车进氨管线改造、新建液氨充装系统外送液氨进行销售，这样既解决了高负荷下合成氨和尿素产能不平衡问题，并且可以在尿素停车或者负荷低时保证合成装置的正常运行，最大限度地增加了公司利润，还能产生无形的边际效益。

改造图见图2。

4 技术改造的过程和效果

4.1 实现第一次充装

本技术改造是利用原始开车进氨管线进行反向（原管道阀门是闸板阀，不影响反向流通）外送液氨，实现行业第一次用进氨管线进行外送充装移动式压力容器售氨。

4.2 巧妙的利用原管线

利用原始开车进液氨管线作为充装站外送管线，解决源头问题，并且不用重新开口，避免了停车重新置换碰口。

4.3 充装站不增加大的机泵、换热器等

用氨罐液氨送尿素部分流程，不增加充装泵、氨加热器、仪表等设备。充装泵设计流量45t/h，日常送尿素装置液氨较少，完全可以满足充装量，不存在充装泵超负荷现象。

4.4 充分回收残液

将充装管道末端引到原有的地下收集槽，充装后打开排至地下槽泄压，最终回收残液到氨罐，达到无排放损失，还可以防止不充装时紧急切断阀和充装鹤管之间超压。

4.5 回收气氨，避免环境污染

充装移动式压力容器（罐车）的气相排放接入小冰机入口，回收充装移动式压力容器挥发出的气氨。

4.6 多重保险保证充装安全

（1）将出口设置紧急切断阀，远程和就地都可以随时打开关闭，并且设置氨浓度检测报警和联锁，检测到浓度高于100×10-6自动联锁关闭切断阀，实现了充装过程中发生泄漏时与充装设备有效及时隔离，保证充装的安全。

（2）此改造经过具有甲级资质的设计院充分论证评价，并得到认可，出具了设计证明。

（3）经过系统的安全和环境评价，已拿到充装销售许可证明。

4.7 解决了较低环境下无法施工问题

万向鹤管需要水泥基础，当时环境温度近-30℃，无法保证现场施工的水泥基础的强度和质量，作业人员创新思路，在环境温度高的室内完成水泥基础的浇筑，将做好的水泥基础放进挖好的基础坑，再回填、调整，解决了此问题。

4.8 有效隔离，保证施工安全

整个改造都是在重大危险源氨罐附近施工，并且气相排放、残液回收等管道都与运行系统相连，但是克服了这些困难，进行了有效隔离，整个施工过程未出现任何安全问题。

4.9 增加远程控制降低工作量

将原来冷氨泵返回管线增加了远程气动阀，易于操作，用人也少。

4.10 设置罐车止轮器

装车站还设置了防移动式压力容器侧滑的设备，保证了充装安全。

4.11 编制各指导规程

技术人员编写了《液氨充装操作规程》、《液氨充装质量保证手册》及各台账、规定等，保证了充装的操作安全。

4.12 本经验、操作规程等值得同行业借鉴

由于本次改造充分利用了原有的设备，关键的机泵、换热器等设备没有新加，只是新上了充装鹤管，节约了大量设备成本。

5 改造后效果评价

本改造已经投用运行进行液氨销售，没有对原系统产生任何影响，安全可靠。解决了整个装置的液氨不能平衡的问题，保证了前系统满负荷长周期运行，创造了较好的经济效益。同时满足了周边电厂液氨需求，不用长距离运输，突显了地域优势，产生了无形的社会效益。