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        DN 2 400 mm低壓氨合成裝置運(yùn)行總結(jié)

        2014-07-11 06:12:08許建鋒王淑珍陽(yáng)煤集團(tuán)和順化工有限公司山西和順032700石家莊雙聯(lián)化工有限責(zé)任公司河北石家莊050200
        氮肥與合成氣 2014年12期
        關(guān)鍵詞:交換器合成塔溴化鋰

        許建鋒 王淑珍(陽(yáng)煤集團(tuán)和順化工有限公司 山西和順032700 ) (石家莊雙聯(lián)化工有限責(zé)任公司 河北石家莊050200)

        0 前言

        陽(yáng)煤集團(tuán)和順化工有限公司“18·30”尿素裝置于2012年8月投產(chǎn),2012年11月實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行,該裝置運(yùn)行穩(wěn)定,日產(chǎn)合成氨720 t,運(yùn)行最高壓力17.9 MPa,達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求;在能量回收和節(jié)能方面效果顯著,噸氨回收蒸汽1.07 t,噸氨節(jié)電22 kW·h。

        1 工藝流程

        來(lái)自甲烷化工段的新鮮氣(約16.9 MPa)經(jīng)新鮮氣水冷器降溫后進(jìn)入水分離器分離水分,然后與來(lái)自冷交換器Ⅰ的熱氣混合后進(jìn)入氨冷凝器,溫度降至-10~-15 ℃進(jìn)入氨分離器;氣體從氨分離器出來(lái)后進(jìn)入冷交換器Ⅰ,再進(jìn)入冷交換器Ⅱ,換熱后的氣體(25~28 ℃)進(jìn)入循環(huán)機(jī)提壓至18.0 MPa后進(jìn)入油分離器,然后進(jìn)入塔前預(yù)熱器提溫至140 ℃左右進(jìn)氨合成塔反應(yīng);自氨合成塔出來(lái)的合成氣(270~280 ℃)進(jìn)入廢熱回收器Ⅰ生產(chǎn)2.5 MPa蒸汽,合成氣溫度降至235 ℃左右后進(jìn)入廢熱回收器Ⅱ生產(chǎn)0.4 MPa低壓蒸汽(部分用于溴化鋰制冷機(jī)組),合成氣溫度降至165 ℃左右后進(jìn)入塔前預(yù)熱器,與入塔氣換熱;經(jīng)換熱后的氣體溫度降至50~60 ℃,然后進(jìn)入水冷卻器Ⅰ,溫度降至40 ℃以下再進(jìn)入冷交換器Ⅱ,氣體進(jìn)一步降溫后進(jìn)入水冷卻器 Ⅱ (冷水由溴化鋰制冷機(jī)組提供),溫度降至20 ℃以下后進(jìn)入冷交換器Ⅰ,換熱后的氣體分離出部分液氨,分氨后的合成氣出冷交換器Ⅰ后與新鮮氣混合,進(jìn)入下一循環(huán)。低壓氨合成工藝流程見(jiàn)圖1。

        2 主要設(shè)備

        主要設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1。

        3 工藝優(yōu)點(diǎn)

        (1)采用雙級(jí)廢熱回收器

        圖1 低壓氨合成工藝流程

        設(shè)置雙廢熱回收器以產(chǎn)生不同壓力等級(jí)的蒸汽。廢熱回收器Ⅰ產(chǎn)生的2.5 MPa中壓蒸汽供二氧化碳汽提法尿素工段使用,噸氨副產(chǎn)500~600 kg蒸汽;廢熱回收器Ⅱ產(chǎn)生的0.4 MPa的蒸汽供造氣工段及溴化鋰制冷機(jī)組使用,噸氨副產(chǎn)500~600 kg蒸汽。兩級(jí)廢熱回收器的設(shè)置提高了合成反應(yīng)的熱量回收率。

        (2)采用雙水冷卻器、雙冷交換器

        設(shè)置雙水冷卻器、雙冷交換器,有效回收利用冷量,降低循環(huán)水使用量。水冷卻器Ⅰ后設(shè)置冷交換器Ⅱ,水冷卻器Ⅱ后設(shè)置冷交換器Ⅰ,進(jìn)一步回收冷量,使熱氣溫度比設(shè)置單水冷卻器、單冷交換器降低10~12 ℃,降低了氨冷凝器的負(fù)荷。

        (3)采用合成廢熱鍋爐直連結(jié)構(gòu)

        采用合成塔與廢熱鍋爐直連技術(shù),與傳統(tǒng)的工藝相比,降低了對(duì)合成塔到廢熱鍋爐的管線材質(zhì)要求,安全性能得到保證,同時(shí)也減少了投資費(fèi)用。

        (4)采用溴化鋰制冷技術(shù)

        采用溴化鋰制冷技術(shù),水冷卻器后冷凍需要的冷量約為10 200 kW。余熱回收采用兩級(jí)蒸汽回收的工藝流程,反應(yīng)余熱回收產(chǎn)生的低品位蒸汽送至溴化鋰制冷機(jī)組產(chǎn)生低溫水,用于部分冷凝氨。溴化鋰制冷機(jī)組制得的冷水用于水冷卻器Ⅱ,噸氨可節(jié)省冰機(jī)冷凍量162 kW,相當(dāng)于在雙級(jí)氨冷流程中少開(kāi)1臺(tái)額定制冷量為2 030 kW的冰機(jī);采用溴化鋰制冷機(jī)組制取冷水,扣除循環(huán)水動(dòng)力和溴化鋰制冷機(jī)組電耗,冰機(jī)節(jié)電700 kW·h;噸氨可節(jié)電22 kW·h。

        (5)采用塔外加熱結(jié)構(gòu)

        該合成塔在設(shè)計(jì)上借鑒國(guó)外工藝的特點(diǎn),采用塔外加熱的升溫還原方式,有效提高了塔內(nèi)件的容積利用率;與同等容積的合成塔相比,可降低設(shè)備的設(shè)計(jì)制作難度和投資費(fèi)用。

        4 運(yùn)行情況

        該裝置經(jīng)1年多運(yùn)行,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,各項(xiàng)工藝指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。特別是在設(shè)計(jì)上設(shè)置雙廢熱回收器、雙水冷卻器、雙冷交換器,應(yīng)用溴化鋰制冷技術(shù)回收利用合成裝置低位熱能,實(shí)現(xiàn)了能量的合理回收利用,噸氨可以回收蒸汽1.07 t,噸氨節(jié)電22 kW·h。另外,實(shí)際運(yùn)行的壓力比設(shè)計(jì)壓力最高值低2.5 MPa,裝置的操作彈性大,尚有提高合成氨產(chǎn)量的空間。主要設(shè)計(jì)、運(yùn)行溫度和壓力見(jiàn)表2。

        表2主要設(shè)計(jì)、運(yùn)行溫度和壓力

        5 運(yùn)行中存在的問(wèn)題

        (1)軸向段壓差大。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),隨壓力的升高,合成塔內(nèi)件壓差(合成塔阻力)增大,一般在0.60~0.65 MPa。原因:為提高氨凈值,在一段軸向段裝填了顆粒較小的催化劑。

        (2) 管道的熱膨脹。由于采用塔外開(kāi)工加熱爐升溫還原,最高溫度達(dá)到500 ℃,管道的膨脹問(wèn)題應(yīng)引起關(guān)注,特別是在降溫階段須緩慢降溫,以保證管道應(yīng)力逐漸降低,防止出現(xiàn)法蘭處泄漏等問(wèn)題。

        (3)該低壓氨合成裝置原設(shè)計(jì)的氨凈值為11%(體積分?jǐn)?shù)),實(shí)際運(yùn)行氨凈值為9%(體積分?jǐn)?shù))。原因是設(shè)計(jì)循環(huán)量為48 m3/min,實(shí)際運(yùn)行循環(huán)量為54 m3/min。

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