李德朗

（湖北新洋豐合成氨廠，湖北荊門 448150）

我廠合成氨設計能力120kt／a，于2006 年投產(chǎn)，配套復合肥，為其提供氮元素。但隨著集團新建肥料項目的接連投產(chǎn)，用氨量持續(xù)增長，產(chǎn)氨量已不能滿足內部需要。公司為了進一步降低肥料成本，緩解銷售旺季出現(xiàn)的采購壓力，投入大量資金，對合成氨系統(tǒng)進行了技改擴產(chǎn)，滿足生產(chǎn)上的需求。改造后的產(chǎn)能雖然達到了150kt／a，但緊隨而來的是脫碳工段因氣量大通不過，氣體凈化不達標，嚴重影響了系統(tǒng)工藝的穩(wěn)定，直接威脅到安全生產(chǎn)。

我廠采用碳丙物理脫碳方法，脫碳溶液經(jīng)循環(huán)水冷卻后去吸收塔脫除CO2，吸收CO2的碳丙液經(jīng)再生后用循環(huán)水降溫，再經(jīng)脫碳泵循環(huán)使用。因循環(huán)水降溫能力有限，一年中有半數(shù)以上的時間因碳丙溫度高，加之我廠脫碳壓力偏低，脫碳后凈化氣中CO2含量都在0.8%以上，尤其夏季更是達到了1.0%以上，這樣，不僅增加了脫碳系統(tǒng)的負荷，而且增加了后工段銅洗的液氨消耗，嚴重時造成精煉氣微量跑高，危及合成，只有減機減量。

對脫碳系統(tǒng)的降溫，多年來各廠都非常重視，方法也較多，有采用地下水、液氨制冷降低變換氣溫度或者降低碳丙液溫度，或同時降低變換氣和碳丙液溫度。碳丙脫碳法要在比較高的系統(tǒng)壓力和較低的溫度下才能獲得較好的脫碳效果，我廠脫碳系統(tǒng)設計壓力為2.7MPa（表壓），但是在實際生產(chǎn)中壓力為2.3～2.4MPa，脫碳工段每年從四月下旬開始因氣溫逐漸升高，特別是6～9月份，碳丙溫度高達38℃，經(jīng)循環(huán)水降溫后仍在35℃以上，遠離凈化度CO2＜0.4%的平衡溫度25℃，整個夏季凈化后CO2都在1%以上，給安全生產(chǎn)帶來極大威脅，也造成銅洗工段氨耗大幅度增加。為解決這一難題，考慮過用液氨來制冷，后因復合肥廠消化不了氣氨，合成工段的冷凍量又不夠，改為增加200m3／h碳丙循環(huán)量來彌補，生產(chǎn)實踐表明也行不通，脫碳塔出現(xiàn)了嚴重的帶液現(xiàn)象。因此，只有通過技改途徑，進一步降低碳丙溫度才能解決這一難題，使夏季也能安全穩(wěn)定生產(chǎn)。近年來，利用合成氨生產(chǎn)中回收的余熱產(chǎn)生熱水蒸發(fā)溴化鋰溶液，采用溴化鋰吸收式制冷機組制冷水降低碳丙液和變換氣溫度的廠家也較普遍。通過考察，該制冷系統(tǒng)運行穩(wěn)定，維護方便，使用效果好。為有效解決夏季生產(chǎn)脫碳瓶頸問題，我廠選擇了溴化鋰吸收式熱水型制冷機組。

1 技改工藝概述

該裝置包括蒸發(fā)器，吸收器，冷凝器，發(fā)生器換熱器，冷、熱水泵和相關附件。冷劑在蒸發(fā)器內蒸發(fā)，帶走冷水中的熱量，從而制出冷水，在蒸發(fā)器中產(chǎn)生的制冷劑蒸汽在吸收器中被液態(tài)溴化鋰濃溶液吸收，這使溶液變稀，此稀溶液由泵打入換熱器，溫度升高后進入發(fā)生器，被熱水進一步加熱而升溫，溶液通過換熱器后返回吸收器，重復使用。發(fā)生器中分離的制冷劑流向冷凝器，于其中液化后流入蒸發(fā)器噴淋，重復使用。該制冷機組制冷量由提供的熱水能量決定。為了節(jié)省加熱稀溶液的熱量，提高整個裝置的熱效率，在裝置中設有換熱器，讓發(fā)生器流出的高溫濃溶液與吸收器流出的低溫稀溶液進行熱交換，提高稀溶液進入發(fā)生器的溫度。合成氨廠生產(chǎn)系統(tǒng)回收的95℃以上熱水用于制冷后降到70℃所能提供的能量對應選擇機組大小。這種制冷水方法一是充分利用生產(chǎn)中的余熱，二是相當于液氨制冷能耗的25%～30%。

另外，脫硫工段半水煤氣溫度高，也是合成氨生產(chǎn)原材料消耗高的主要問題之一，此次雖然將其冷卻水與造氣污水分開，形成獨立的循環(huán)系統(tǒng)，但是循環(huán)水降溫能力有限，氣體溫度仍達38℃左右，離夏季生產(chǎn)35℃的基本要求仍有距離，所以此次技改要將脫硫系統(tǒng)出口半水煤氣和壓縮五進原料氣溫度一并下降到35℃以下。

2 技改后工藝狀況

溴化鋰機組自2011年5月投運，投運后工藝狀況如下。

（1）壓縮一進半水煤氣從38℃以上降到35℃以下。

（2）壓縮五進原料氣溫度從40℃降到38℃以下。

（3）脫碳碳丙溶液從36℃降到30℃以下，脫碳出口凈化氣中CO2從1.0%以上降到0.8%以下。

（4）改善了氨合成工藝生產(chǎn)條件，相應提高了壓縮機打氣量，減小了系統(tǒng)阻力，節(jié)約了電耗。

3 帶來的經(jīng)濟效益（以半年計）

（1）穩(wěn)定夏季生產(chǎn)，日平均產(chǎn)量達500t，可增產(chǎn)液氨3t。

（2）減去機組耗電250kW·h后，噸氨節(jié)電15kW·h。

（3）生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)量得到提高，噸氨煤耗可下降10kg。

（4）脫碳原料氣凈化度提高，銅洗日耗氨減少1 500kg。

（5）效益評估 增產(chǎn)節(jié)氨效益（噸氨3 200元）3 200×（3＋1.5）＝14 400元／d

節(jié)電效益 0.35×500×15＝2 625元／d

節(jié)煤效益（噸煤950元） 950×500×0.01＝4 750元／d

半年總效益 （1.44＋0.262 5＋0.475）萬元／d×180d＝391.95 萬元

以上可以看出這套系統(tǒng)帶來的效益是比較明顯的，實際上我們這套溴化鋰系統(tǒng)一年至少要運行9個月以上。平時運行中主要是要做好機組維護，要點如下：①按要求控制好機組真空度來延長機組使用壽命和獲得較理想的運行效果；②半個月?lián)Q冷水一次，保證換熱效果和冷水的潔凈度；③做好電器控制柜的降溫和防潮；④遇緊急情況做好冷水系統(tǒng)的防凍傷，必要時排空冷水系統(tǒng)，從而保證裝置的安全。