王海霞(太原理工大學(xué) 山西太原030000)

1 改造前工藝狀況

1.1 合成氨一分廠

山西陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司臨猗分公司合成氨一分廠有1#，2#和3#系統(tǒng)，造氣系統(tǒng)共有27臺(tái)固定層間歇造氣爐，造氣原料采用陽(yáng)泉塊煤和煤棒。

1#系統(tǒng)合成氨產(chǎn)能由150 kt/a擴(kuò)至200 kt/a，半水煤氣脫硫、半水煤氣變換、變換氣脫硫、變換氣脫碳系統(tǒng)分別采用栲膠脫硫、2.0 MPa耐硫全低變、DDS脫硫和NHD脫碳工藝，合成系統(tǒng)采用雙甲合成工藝。合成系統(tǒng)由湖南安淳高新技術(shù)有限公司承建，工作壓力為23.2 MPa，氨合成塔采用三軸兩徑結(jié)構(gòu)的IIIJD型Φ1 400 mm合成塔及矮胖形Φ1 000 mm合成塔，醇化裝置采用三軸兩徑結(jié)構(gòu)的IIIJD型Φ1 400 mm醇化塔，烷化裝置采用二軸一徑Φ1 200 mm烷化塔。

2#系統(tǒng)合成氨產(chǎn)能為80 kt/a，半水煤氣脫硫、半水煤氣變換、變換氣脫硫、變換氣脫碳系統(tǒng)分別采用栲膠脫硫、0.8 MPa耐硫全低變、DDS脫硫和變壓吸附(PSA)脫碳工藝，合成系統(tǒng)采用26.5 MPa雙甲合成工藝(Φ800 mm烷化塔及醇化塔，Φ1 000 mm和Φ600 mm氨合成塔)。

3#系統(tǒng)合成氨產(chǎn)能150 kt/a，半水煤氣脫硫、半水煤氣變換、變換氣脫硫、變換氣脫碳系統(tǒng)分別采用栲膠脫硫、0.8 MPa耐硫全低變、DDS脫硫和NHD脫碳工藝，合成系統(tǒng)采用銅洗聯(lián)產(chǎn)甲醇工藝(Φ1 000 mm甲醇合成塔)，有25.5 MPa三軸一徑結(jié)構(gòu)Φ1 200 mm合成系統(tǒng)和25.5 MPa矮胖形單管并流結(jié)構(gòu)Φ1 000 mm合成系統(tǒng)各1套。

1.2 合成氨二分廠

山西陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司臨猗分公司合成氨二分廠氣化系統(tǒng)采用豐喜集團(tuán)臨猗分公司與清華大學(xué)合作共同研發(fā)的氣化壓力為4.0 MPa的清華爐(3臺(tái)為耐火磚爐，1臺(tái)為水冷壁爐)，單爐投煤量約700 t/d，所用煤種大部分為神木煤。合成氨二分廠有2套各100 kt/a 單醇裝置和1套240 kt/a合成氨裝置。

200 kt/a甲醇裝置采用高水氣比耐硫低溫變換工藝、位阻胺變換氣脫硫工藝、自主研發(fā)的低溫低濃度選擇氧化硫回收技術(shù)、MDEA變換氣脫碳技術(shù)以及5.0 MPa低壓甲醇合成工藝。240 kt/a合成氨裝置采用高水氣比耐硫低溫變換、低溫甲醇洗脫硫脫碳、低溫低濃度選擇氧化硫回收技術(shù)以及由湖南安淳高新技術(shù)有限公司提供的醇烴化合成技術(shù)，氨合成壓力為16.5 MPa，合成塔直徑為Φ2 500 mm。

2 改造后工藝狀況

合成氨二分廠于2014年3月初開(kāi)始建設(shè)，2008年因甲醇市場(chǎng)不景氣而停建的三期100 kt/a甲醇合成裝置在2014年4月中旬投入運(yùn)行。該項(xiàng)目由河北正元化工工程設(shè)計(jì)有限公司進(jìn)行設(shè)計(jì)，豐喜化工設(shè)備有限公司安裝分公司施工。

三期甲醇合成裝置投運(yùn)后，將合成氨二分廠水煤漿氣化爐(3開(kāi)1備)制得的原料氣經(jīng)過(guò)耐硫低溫變換、位阻胺脫硫、MDEA脫碳后，送往3套5.0 MPa低壓甲醇合成裝置，甲醇產(chǎn)量達(dá)350 kt/a； 合成氨二分廠氨醇優(yōu)化240 kt/a合成氨裝置采用由合成氨一分廠2#和3#系統(tǒng)壓縮機(jī)六段出口分別提供25 500 m3/h(標(biāo)態(tài))和40 500 m3/h(標(biāo)態(tài))的氫氮?dú)?。這2股氫氮?dú)饣旌虾蠼?jīng)過(guò)1根Φ219 mm×32 mm、長(zhǎng)540 m總管送至氨醇優(yōu)化240 kt/a合成氨裝置，氨醇優(yōu)化240 kt/a合成氨裝置合成系統(tǒng)的醇化循環(huán)機(jī)、烴化電爐、氫壓機(jī)、氮壓機(jī)等停運(yùn)。原合成氨一分廠2#系統(tǒng)Φ1 000 mm合成裝置(代替原 1#系統(tǒng)矮胖形Φ1 000 mm合成裝置)和1#系統(tǒng)原有的Φ1 400 mm合成裝置組成1#系統(tǒng)，原 1#系統(tǒng)矮胖形Φ1 000 mm合成裝置及3#系統(tǒng)Φ1 200 mm和Φ1 000 mm合成裝置停運(yùn)。

合成氨一分廠2#和3#合成氨裝置合成系統(tǒng)現(xiàn)運(yùn)行壓力23.0～24.0 MPa，氨醇優(yōu)化240 kt/a合成氨裝置合成氨系統(tǒng)合成設(shè)計(jì)壓力20.0 MPa、工作壓力16.5 MPa。經(jīng)過(guò)改造后，合成氨一分廠2#和3#合成系統(tǒng)氨合成塔壓力下降，氫氮?dú)鈮嚎s功也隨之大幅度降低，壓縮機(jī)使用周期也得以延長(zhǎng)，噸氨電耗費(fèi)用降低。

將合成氨一分廠2#和3#系統(tǒng)合成精煉氣送至氨醇優(yōu)化240 kt/a合成氨裝置Φ2 500 mm合成塔內(nèi)，Φ2 500 mm合成系統(tǒng)正?？山邮站珶挌?20 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，合成壓力由24.0 MPa降至16.5 MPa，合成氨產(chǎn)量達(dá)到200 kt/a。

3 改造效果

(1)合成系統(tǒng)改造共投資188萬(wàn)元，其中：管材81萬(wàn)元，閥門、法蘭、管件為20萬(wàn)元，土建10萬(wàn)元，安裝47萬(wàn)元，防腐5萬(wàn)元，其他費(fèi)用25萬(wàn)元。

(2) 改造前，2#系統(tǒng)合成裝置壓力為26.5 MPa，3#系統(tǒng)合成裝置壓力25.5 MPa；氨醇優(yōu)化240 kt/a合成氨裝置(Φ2 500 mm合成裝置)系統(tǒng)壓力為16.5 MPa。改造后，2#和3#系統(tǒng)合成裝置壓力降低了9.0～10.0 MPa。

(3)改造前，1#系統(tǒng)精煉氣送至Φ1 400 mm和矮胖形Φ1 000 mm合成裝置；改造后，精煉氣送至Φ1 400 mm 合成裝置和Φ1 000 mm合成裝置，1#合成系統(tǒng)壓力由原來(lái)的23.2 MPa降至22.0 MPa左右。

改造前、后2#，3#和1#系統(tǒng)壓縮、合成對(duì)比如表1所示。

表1改造前、后2#，3#和1#系統(tǒng)壓縮、合成對(duì)比

從表1中可看出：2#和3#系統(tǒng)壓縮機(jī)六段出口壓力下降后，壓縮工段噸氨節(jié)電68.5 kW·h，合成工段噸氨節(jié)電64.21 kW·h ；1#系統(tǒng)壓縮機(jī)壓力下降后，壓縮工段噸氨節(jié)電33.9 kW·h，合成工段噸氨節(jié)電18.40 kW·h；按電價(jià)0.387元/(kW·h )、日產(chǎn)氨1 225 t、月生產(chǎn)天數(shù)30 d計(jì)，改造后，各系統(tǒng)的合成工段平均噸氨節(jié)電約43.50 kW·h，月節(jié)電費(fèi)用約為61.87萬(wàn)元。

從經(jīng)濟(jì)效益分析看，該項(xiàng)目總投資188萬(wàn)元，則3個(gè)多月即可收回全部投資，投資少，見(jiàn)效快，經(jīng)濟(jì)效益顯著，達(dá)到了預(yù)期效果。