托普索合成氨装置技改小结

王爱民，郑晓建，陈小龙

(中国石油天然气股份有限公司独石化塔里木石化分公司， 新疆库尔勒 841000)

中国石油天然气股份有限公司独石化塔里木大化肥装置中，合成氨系统采用丹麦托普索传统蒸汽转化工艺(由中国成达工程有限公司根据托普索工艺包完成初步设计和详细设计)。2010年3月24日一段炉首次点火，5月5日成功打通流程产出液氨，试车投产一次成功。

1 液氨加热器增加冷凝液回收泵

氨罐内的冷液氨由液氨输送泵抽出，在送往尿素装置前需要在液氨加热器(05E0001)中预热。为防止蒸汽冷凝液结冻，05E0001采用双“U”型特殊设计，在换热器的壳程充满了常温液氨，通过常温氨的蒸发和冷凝对冷氨进行加热，避免蒸汽与冷氨直接接触。预热后液氨的温度由温度控制自调阀(TIC-0503)控制。加热后的蒸汽冷凝液通过疏水器，送往冷凝液回收系统。液氨加热器主要的作用是弥补系统氨量，将氨罐中的液氨加热后输送到系统及液氨装车台。

以上工作是间歇性的，故液氨加热器要根据不同的作用增添蒸汽。不同冷凝液经过疏水器到冷凝液系统进一步回收的过程，也是间歇性的，且环境温度不同，经常造成冷凝液管线有液击现象，需要操作人员处理。将原塔西南炼化厂化肥厂冷凝液回收泵运用到此处，可自动回收凝结水到冷凝液系统，且再也没有发生液击现象，一定程度上减轻了操作人员的劳动强度，保证资源再利用[1-2]。

2 高变锅炉给水预热器回除氧器管线改造

合成氨装置中，在高变锅炉给水预热器(E212)后、汽包(B201)前，设计管线返回除氧器(B701)，在开停工过程中使用。此改造目的是防止高压汽包上水汽化，增加水流量，同时保证B201液位不会上涨过快。近年来，进B201前回流至B701的管线多次出现管壁冲刷变薄导致泄漏的情况。该漏点与B701本体相连，无法切除，只能带压堵漏引流焊接阀门处理。E212回B701管线泄漏一直是本装置长周期运行的重点隐患。

该管线前后压差较高，高压水经过阀后迅速减压汽化，高压的汽液混合对管壁的冲刷较为严重，管壁逐渐变薄后泄漏。根据现场实际情况，将两道阀门和限流孔板放置在靠近设备本体处，减少两道阀后的弯头及管线，避免冲刷管线，降低泄漏的风险。

自2019年2月26日改造完成后，管线既未发生泄漏，也无振动。

3 高压闪蒸塔压力控制阀增加副线

3.1 生产中临时增加放空跨线

2020年9月25日12:45，脱碳系统循环气压缩机(K301)降负荷停机，高闪塔压力自调阀(PIC-3014)逐渐全开，同时高压闪蒸塔(B302)压力至0.89 MPa，且有继续上涨的趋势。为防止设备超压(B302安全阀启跳压力为1.20 MPa)，脱碳系统只能降负荷运行。K301停机(因设备故障暂时无法备机)后，PV-3014放空量不够，造成B302超压，整个系统负荷被迫降至95%运行。通过优化脱碳系统运行工况，提高消泡剂的投加频次，降低系统循环量，适当降低系统热量，保证B302运行压力不超过0.83 MPa(正常运行及设计指标为0.79 MPa)的情况下，将系统负荷勉强提升至96%。B302压力高会导致低闪出口二氧化碳产品中氢含量上升，对尿素装置运行不利，同时，消泡剂投加量增大会造成后期脱碳溶液发泡，对系统运行不利。B302压力高成为K301停机后系统加负荷困难的主要瓶颈[3-4]。

选定增加K301临时放空跨线(B302压力控制在指标范围内)，两个导淋之间的距离为5 m左右，配管简单(见图1)。打开入口闸阀，全开入口导淋阀，全开机组安全阀放空管线导淋阀，B302压力由压力控制阀(PV-3014)控制。

K301—脱碳系统循环气压缩机；B302—高压闪蒸塔；B305—循环气分离器；PV-3014—B302压力控制阀；V002—K301安全阀Ⅰ；V006—K301安全阀Ⅱ；F302—CO2吸收塔。

9月30日11:25投用，效果明显，PV-3014开度从100%下降至50%，B302压力下降，系统负荷逐渐提至100%。将B302压力从0.83 MPa调整至正常指标0.79 MPa，系统运行稳定。

自9月30日开始到11月22日停工之间，系统负荷一直为100%，且消泡剂增加量也在正常允许的范围内，节能降耗效果显著。现场操作人员不需要不停添加消泡剂，劳动强度降低。

3.2 B302压力控制阀增加副线

2019年冬修时，B302临时增加压力控制阀(PV3014)副线。因疫情，K301改造延后，该条管线在疫情复工阶段起到重要作用。

2020年3月30日凌晨，K301因电机故障跳车，在短短17 s内，B302压力达到0.91 MPa。操作人员立即将该副线的放空旁路全开，并冲消泡剂200 mL，系统负荷从100.9%降至99%，B302压力得以控制在0.79 MPa，避免设备因超压安全阀起跳。

4 共用表冷器改造

共用表冷器(E401)主要有2个作用：一是将压缩机中的乏汽冷凝成冷凝水，可用于循环利用；二是建立并维持高度真空，降低汽轮机排气压力，增加汽轮机功率。

夏季生产运行过程中，E401真空度(PI-7055)为-0.06 MPa，合成气压缩机(K431)的排气温度达到93 ℃。PI-7055对三大机组的振动、胀差、轴向位移、推力瓦温度、排气温度等指标有影响。尤其是机组蒸汽消耗大，不仅对机组部件运行不利，而且机组焓降下降、冷凝液回收增加、整体消耗动能损失较大。2019年7月，系统短停时，PI-7055一度好转，控制在-0.07 MPa运行，但对其正常指标(-0.08 MPa)而言，还有差距，需要在冬修过程中加以改造。

4.1 驱动抽汽器改造

驱动抽汽器(EJ401)的蒸汽为0.40 MPa低压蒸汽。当启抽打开后，抽吸处的压力已经降至0.32 MPa，此时再投主抽，反而使E401的真空度下降。经查,主蒸汽管线供应蒸汽量不足，启抽和主抽全开时蒸汽使用量大，蒸汽压力低造成抽汽器工作不好。现将管线尺寸改为和总管尺寸一样，以提高驱动蒸汽的动力。2020年EJ401投用时，现场驱动蒸汽压力表显示为0.39 MPa(原为0.32 MPa)，PI-7055由-45 kPa变化为-66 kPa。提高驱动蒸汽的压力对节能降耗和压缩机长周期运行有益。

4.2 E401大气安全阀排液管线加装导淋

E401大气安全阀排液管线存在“U”型弯，每年冬季停工期间，为防止此处因存水而被冻裂，需将“U”型弯低点管线割开排液。为此，在“U”型弯处加装排液导淋。正常运行时，此导淋关闭；冬季时，打开导淋，将积液排尽，防止管线冻裂。

4.3 改造效果

据统计，PI-7055每下降1%，蒸汽消耗增加1.0%～1.5%，出力约下降1%。2019年实施上述措施后，PI-7055提高了5～6 kPa，避免了三大机组透平在低真空条件下长时间运行，保障了设备的安全，同时节能降耗效果较好。

对于抽汽凝汽式透平，当汽轮机负荷不变时,排气压力降低1%,相当于蒸汽消耗率降低1%～2%。K431透平排气压力降低8.77%，空气压缩机(K421)透平降低8.77%，由此计算:

可减少高压蒸汽(500 ℃、10.80 MPa)用量为20.9 t/h； 可减少中压蒸汽(383 ℃、4.27 MPa)用量为4.71 t/h。

5 氨罐排尽口虹吸管的改造

2019年冬修时，对运行10 a的氨罐进行首检前工艺处理。排氨虹吸管不位于氨罐底部，需使用氨罐进水升氨罐壁温的方法处理高度为30 mm的余氨。进水后发现氨罐底部不平整，其实有50～60 mm的余氨(25～50 t)。故进水100 t，将氨水混合液全部打入尿素装置地下槽，以进一步回收利用。

对氨罐底部排尽口进行改造，增加虹吸管口的高度，降低环保处理余氨的难度，也避免危及操作员工健康。

6 小空压机油冷却器过滤器改造

夏季运行过程中，小空压机因油温超过50 ℃报警，除了采取喷淋、引流、遮阳等措施以外，小空压机需要短停以清洗过滤器。每一次短停，系统都需要降负荷，增加了安全隐患。

在窗口检修过程中，安装并联式过滤器，采用外滤式过滤器，可在线反冲洗。经过试运行，进一步改造反冲洗过滤器的底部堵头，保证在线清洗水渣易被排出。

7 结语

通过对设备进行相关改造，既满足生产工艺的需求，在一定程度上减轻操作员工的劳动强度，又保证设备长周期稳定运行。