袁紅玲 ，張本峰 ，周 翔 ，劉 欣 ，王 攀

(河南心連心化肥有限公司，河南新鄉(xiāng) 453731)

0 前言

隨著甲醇市場持續(xù)低迷，部分甲醇生產(chǎn)裝置被迫減產(chǎn)或停產(chǎn)，裝置利用率大大降低。為擺脫困境，一些合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇企業(yè)紛紛對現(xiàn)有生產(chǎn)裝置進行技術(shù)改造，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，減少甲醇產(chǎn)量，以達到企業(yè)利潤最大化。河南心連心化肥有限公司采用湖南某公司中低壓聯(lián)醇生產(chǎn)工藝，投產(chǎn)以來，一直穩(wěn)定運行。目前，很多使用中低壓聯(lián)醇生產(chǎn)工藝的廠家在生產(chǎn)過程中一般都使用循環(huán)機來提高空速、工藝氣轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)量，此前我公司也不例外。然而，循環(huán)機的加入給生產(chǎn)帶來了許多問題，主要有以下幾個方面:①增加了能耗;②增加了預(yù)熱所需的傳熱面積;③帶走了大量的熱量，使反應(yīng)熱不能達到充分的利用;④增大了冷卻和分離設(shè)備的負荷;⑤催化床阻力增加，催化劑的壓力增大，降低了催化劑的使用壽命;⑥系統(tǒng)中的惰性氣體積累，降低了反應(yīng)中有效氣體的分壓;⑦系統(tǒng)中的羰基鐵增加，對設(shè)備的腐蝕增大?；谶@些問題的產(chǎn)生，我公司多次組織技術(shù)攻關(guān)，探索低動力甲醇運行的關(guān)鍵技術(shù)。本文是在中低壓聯(lián)醇生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，研究在不開循環(huán)機的情況下進行的聯(lián)醇生產(chǎn)，通過對工藝的進一步優(yōu)化，實現(xiàn)真正的低動力生產(chǎn)。

1 關(guān)鍵技術(shù)改進

正常的甲醇生產(chǎn)往往都需要開啟循環(huán)機來提高低壓甲醇CO、CO2的轉(zhuǎn)化率和空速。本公司正常生產(chǎn)時低壓甲醇進口CO指標控制在10.0%以下，中壓甲醇的進口CO的指標需要控制在2.0%以下。根據(jù)理論轉(zhuǎn)化率及實際生產(chǎn)經(jīng)驗，當?shù)蛪杭状歼M口CO超過5.0%時就需要開啟循環(huán)機來提高CO的綜合轉(zhuǎn)化率，降低低壓甲醇系統(tǒng)出口CO的含量，以防止中壓甲醇的爐溫超標。低動力甲醇技術(shù)方案的實施解決了這一問題，該方案不需要增加任何設(shè)備，僅通過對生產(chǎn)工藝指標的控制就能切掉循環(huán)機，實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能降耗。其關(guān)鍵技術(shù)在于低壓甲醇進口CO指標控制在5.0%以下，中壓甲醇的進口CO的指標控制在1.5%以下。

2 工藝改進前后對比

2.1 工藝流程方面

圖1、圖2是工藝改進前后的流程簡圖。

圖1 開循環(huán)機的工藝流程簡圖

圖2 不開循環(huán)機的工藝流程簡圖

由改進前后的工藝流程簡圖對比可以看出，不開循環(huán)機不僅可以使甲醇生產(chǎn)過程更加簡單，還可以省去循環(huán)機和循環(huán)氣油分兩套設(shè)備，降低了設(shè)備成本。同時在不開循環(huán)機時由于空速較小，氣體帶走的反應(yīng)熱較少，系統(tǒng)中冷卻和分離設(shè)備的負荷就會降低，這對氣體的冷卻和分離效率及設(shè)備的壽命都有很大益處。所以，無論從生產(chǎn)工藝的優(yōu)化還是設(shè)備的利用及保養(yǎng)方面考慮，不開循環(huán)機都存在較大優(yōu)勢。

2.2 工藝指標方面

根據(jù)本公司對低動力甲醇生產(chǎn)工藝的逐步探索，對主要的幾個工藝指標做出如表1調(diào)整，通過實踐證明在不開循環(huán)機的情況下，甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)運行良好。

表1 改進操作前后工藝指標對比 %

2.3 能耗方面

循環(huán)機是一種耗電量比較大的設(shè)備，在甲醇生產(chǎn)成本中所占的比例較大，就我公司現(xiàn)使用的兩種型號的循環(huán)機來說，一種額定功率是550 kW，另一種是額定功率是700 kW，正常運行情況下，中低壓甲醇每年電費300萬元左右;由于循環(huán)機的加入帶走了大量的反應(yīng)熱，使低壓甲醇崗位副產(chǎn)蒸汽量降低10%左右，每年蒸汽減產(chǎn)約33萬元;中低壓甲醇循環(huán)機每天耗油12Kg，每年耗油費用約4.4萬元。

表2 循環(huán)機開啟時中低壓甲醇增加耗能統(tǒng)計 萬元·a－1

由表2可以看出，每年因循環(huán)機的加入所產(chǎn)生的總費用近340萬元，大大增加了聯(lián)醇生產(chǎn)的成本。

2.4 產(chǎn)能方面

本次工藝改進最大影響就是甲醇的產(chǎn)量，不開循環(huán)機的情況下甲醇的產(chǎn)量必然會下降，對于單醇生產(chǎn)來說也許會得不償失，但對聯(lián)醇影響則不盡相同。甲醇產(chǎn)量直接決定單醇的生產(chǎn)能力，而衡量聯(lián)醇生產(chǎn)能力的指標是“總氨”。在系統(tǒng)原料氣不變的基礎(chǔ)上，提高甲醇的產(chǎn)量，合成氨的產(chǎn)量就會降低，總氨產(chǎn)量基本上維持不變，所以完全可以根據(jù)市場變化來調(diào)整醇氨比，使企業(yè)利潤達到最大化。

表3 2006－2010年醇氨產(chǎn)量比情況

表4 2006－2010年醇氨價格比較

表3與表4分別是2006－2010年的醇氨產(chǎn)量比和醇氨的價格比，從表中來看，當醇氨價格比低于1.1時，醇氨比開始下降，減少甲醇生產(chǎn)，當價格比高于1.1時，醇氨比開始上升。所以在聯(lián)醇生產(chǎn)中要根據(jù)市場情況來調(diào)整醇氨比，在近幾年醇氨價格比都在1.1以下，應(yīng)適當下調(diào)醇氨比，減少甲醇的產(chǎn)量，提高氨的產(chǎn)量。

3 結(jié)論

經(jīng)過本公司的實際運行證明，不開循環(huán)機每年可以節(jié)省生產(chǎn)成本約340萬元。改進后低壓甲醇和中壓甲醇切掉了循環(huán)機和循環(huán)氣油分兩套設(shè)備，精簡了工藝，降低了能耗;同時崗位的冷卻及分離設(shè)備一般在低負荷下運行，不僅延長了設(shè)備的使用壽命，也增加了設(shè)備的冷卻和分離效率。由于最近幾年甲醇市場的不景氣，不開循環(huán)機所引起甲醇產(chǎn)量的降低并沒有影響公司的總體利潤，反而氨產(chǎn)量的提高使公司最近幾年的利潤持續(xù)升高。