范素麗　韓天芳　董雪剛　趙志堅(jiān)

(石家莊雙聯(lián)化工有限責(zé)任公司河北石家莊050200)

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半水煤氣凈化工藝改造

范素麗韓天芳董雪剛趙志堅(jiān)

(石家莊雙聯(lián)化工有限責(zé)任公司河北石家莊050200)

石家莊雙聯(lián)化工有限責(zé)任公司(以下簡稱雙聯(lián)化工公司)現(xiàn)年生產(chǎn)能力合成氨135 kt、純堿300 kt以及氯化銨360 kt。采用新型變換氣制堿工藝生產(chǎn)純堿和氯化銨，一段進(jìn)口半水煤氣氣量在80 000 m3/h(標(biāo)態(tài))左右。合成氨壓縮工序共有11臺壓縮機(jī)，總裝機(jī)容量22.5機(jī)，其中1#系統(tǒng)7臺壓縮機(jī)(共11.0機(jī)氣量)、2#系統(tǒng)4臺壓縮機(jī)(共 11.5機(jī)氣量)；正常生產(chǎn)開20.5機(jī)，2個(gè)系統(tǒng)各1臺備用壓縮機(jī)。

1　改造前工藝流程

造氣系統(tǒng)來的半水煤氣經(jīng)洗氣塔后進(jìn)入氣柜，經(jīng)預(yù)脫硫塔空塔脫除30%左右硫化氫，再經(jīng)洗滌塔除去部分煤塵、煤焦油等雜質(zhì)，然后經(jīng)脫硫前進(jìn)口1臺靜電除焦塔脫除煤焦油，由風(fēng)機(jī)加壓至脫硫冷卻塔冷卻，待脫硫塔脫除硫化氫達(dá)要求指標(biāo)后，經(jīng)總洗氣塔洗去硫泡沫等雜質(zhì)后，分2路：一路經(jīng)Ф 1 000 mm總管至1#系統(tǒng)壓縮機(jī)進(jìn)口靜電除焦塔進(jìn)一步除去煤焦油，再到1#系統(tǒng)壓縮機(jī)一段進(jìn)口；另一路經(jīng)Ф 1 200 mm總管至2#系統(tǒng)壓縮機(jī)進(jìn)口靜電除焦塔進(jìn)一步除去煤焦油，再到2#系統(tǒng)壓縮機(jī)一段進(jìn)口。

2　問題分析

目前，脫硫系統(tǒng)進(jìn)口只有1臺理論處理氣量為39 000 m3/h(標(biāo)態(tài))、脫硫系統(tǒng)出口2個(gè)系統(tǒng)各有1臺25 000 m3/h(標(biāo)態(tài))的靜電除焦塔。由于該靜電除焦塔使用時(shí)間長，實(shí)際處理氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)能力，而靜電除焦塔負(fù)荷大，其在生產(chǎn)中時(shí)常出現(xiàn)問題，被迫停運(yùn)靜電除焦塔，只能利用機(jī)會對其進(jìn)行檢修，造成了半水煤氣經(jīng)常不經(jīng)過凈化就進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，半水煤氣中的煤塵、焦油會嚴(yán)重影響脫硫效果。經(jīng)脫硫系統(tǒng)后仍有一部分雜質(zhì)帶入壓縮機(jī)一段進(jìn)口，造成壓縮機(jī)一段進(jìn)口氣體中含塵量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過壓縮機(jī)要求的氣體含塵量(理論含塵質(zhì)量濃度<1 mg/m3)，造成壓縮機(jī)的氣缸磨損嚴(yán)重、活門及閥片頻繁更換，并在更換壓縮機(jī)一段進(jìn)口活門時(shí)發(fā)現(xiàn)活門上有硫黃顆粒及煤焦油，嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的運(yùn)行和打氣量。

根據(jù)改造前1年來的統(tǒng)計(jì)情況，計(jì)算出因半水煤氣凈化質(zhì)量差，頻繁開、停機(jī)更換活門，平均每月影響約90臺時(shí)，僅更換一段進(jìn)口活門影響>45臺時(shí)。改造前2011年運(yùn)行參數(shù)見表1。

表1　改造前2011年運(yùn)行參數(shù)

注：6月檢修，合成氨產(chǎn)量低、電耗偏高，不列入統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)。

由表1可知：噸氨平均電耗1 244.91 kW·h，其中壓縮機(jī)噸氨平均電耗為971.18 kW·h，占整個(gè)噸氨電耗的78.0%。半水煤氣凈化效果不好，主要表現(xiàn)在壓縮機(jī)單機(jī)產(chǎn)氣量降低、噸氨電耗增加，會導(dǎo)致合成氨生產(chǎn)成本上升。

壓縮機(jī)電耗高的原因主要是壓縮機(jī)的頻繁開、停機(jī)，壓縮機(jī)噸氨電耗平均升高約6.66%，噸氨總電耗提升了5.52%，故增加了合成氨的生產(chǎn)成本。降低壓縮機(jī)電耗在工藝條件為定值時(shí)，減少壓縮機(jī)的開、停機(jī)次數(shù)，避免壓縮機(jī)做無用功。因此，采取有效措施凈化合成氨生產(chǎn)中壓縮機(jī)一段進(jìn)口的半水煤氣、保證壓縮機(jī)運(yùn)行的時(shí)間，對提高合成氨產(chǎn)量、降低電耗具有重大意義。

2　改造方案及流程

雙聯(lián)化工公司為了解決半水煤氣凈化對生產(chǎn)影響的問題，經(jīng)過綜合考慮，盡量降低現(xiàn)有設(shè)備凈化負(fù)荷，充分發(fā)揮現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)靜電除焦塔及洗氣塔的作用，故在氣柜出口新增2臺并聯(lián)的蜂窩式靜電除焦塔對半水煤氣進(jìn)行預(yù)凈化處理，以減輕后系統(tǒng)靜電除焦塔的除焦負(fù)荷，提高靜電除焦塔的除焦效率；在脫硫系統(tǒng)出口新增1臺洗氣塔，對脫硫系統(tǒng)出口到1#系統(tǒng)的氣體進(jìn)行洗滌，除去硫泡沫和部分煤焦油，同時(shí)減輕現(xiàn)有洗氣塔的負(fù)荷，并將現(xiàn)有洗氣塔單獨(dú)作為2#系統(tǒng)的洗氣塔。

造氣系統(tǒng)來的半水煤氣經(jīng)洗氣后進(jìn)氣柜，經(jīng)氣柜出口2臺新增并聯(lián)蜂窩式靜電除焦塔[每臺處理氣量為45 000 m3/h(標(biāo)態(tài))]除去部分煤焦油和煤塵，經(jīng)預(yù)脫硫塔空塔脫除30%左右的硫化氫，再經(jīng)洗氣塔除去部分煤塵、煤焦油等雜質(zhì)，然后到脫硫前進(jìn)口1臺原靜電除焦塔進(jìn)一步脫除煤焦油，由風(fēng)機(jī)加壓到脫硫冷卻塔冷卻，到脫硫塔脫除硫化氫達(dá)到要求指標(biāo)后分2路：一路經(jīng) Ф 1 000 mm 總管到新增洗氣塔洗滌氣體，到1#系統(tǒng)壓縮機(jī)進(jìn)口原靜電除焦塔進(jìn)一步除去煤焦油，再至1#系統(tǒng)壓縮機(jī)一段進(jìn)口；另一路經(jīng)Ф 1 200 mm總管至總洗氣塔洗滌，再到2#系統(tǒng)壓縮機(jī)進(jìn)口原靜電除焦塔進(jìn)一步除去煤焦油，然后到2#系統(tǒng)壓縮機(jī)一段進(jìn)口。

3　改造效果

(1) 采用先進(jìn)的蜂窩式靜電除焦塔，在塔內(nèi)通過電極形成強(qiáng)大的電場。當(dāng)含有塵粒的半水煤氣通過電場時(shí)，塵粒氣帶有電荷，在強(qiáng)電場的作用下帶電塵粒定向移動。要求靜電除焦的電流及電壓必須在一定的范圍內(nèi)，蜂窩式靜電除焦塔輸出電流(495 mA)比原來的同心圓靜電除焦塔輸出電流(25 mA)提高了很多，保證了設(shè)備長周期的穩(wěn)定運(yùn)行。

(2) 將1#和2#系統(tǒng)洗氣塔分開，降低了原來2#系統(tǒng)洗氣塔負(fù)荷，洗氣效果明顯，保證2#系統(tǒng)壓縮機(jī)進(jìn)口靜電除焦塔運(yùn)行平穩(wěn)，除焦效率提高；1#系統(tǒng)進(jìn)口新增1臺洗氣塔，并在塔頂加1層收水器、出口管上加霧沫除沫器，用軟水沖洗除沫器，保證原靜電除焦塔的運(yùn)行效果，并保證了壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，有效提高了壓縮機(jī)的運(yùn)行周期，減少了維修費(fèi)用。

(3) 氣柜出口新增靜電除焦塔后，半水煤氣中的焦油及煤塵含量減少，進(jìn)入脫硫系統(tǒng)氣體得到進(jìn)一步凈化，脫硫效果明顯提高。經(jīng)洗氣塔后氣體中夾帶硫沫明顯減少，脫硫后靜電除焦效率提高，壓縮機(jī)更換活門次數(shù)明顯減少，更換活門時(shí)，很少有硫黃顆粒和煤焦油。

4　效益分析

(1) 改造后，平均日產(chǎn)氨量由原323.23 t增加至343.93 t，按合成氨2 000元/t計(jì)，則月增產(chǎn)621 t，即每月增加產(chǎn)值124.2萬元。

(2) 改造后，每月壓縮機(jī)一段進(jìn)口更換活門節(jié)約時(shí)間26.68 h，按年產(chǎn)合成氨135 kt和純堿300 kt、年運(yùn)行8 000 h、純堿1 500元/t、合成氨2 000元/t計(jì)，則每月利用節(jié)約時(shí)間生產(chǎn)增加產(chǎn)值約240萬元。

(3) 改造后，每月壓縮機(jī)一段進(jìn)口更換活門次數(shù)減少36次，按平均每次更換2個(gè)活門，每個(gè)活門更換下來僅更換鋁墊及活門的閥片和彈簧，按平均每個(gè)活門更換維修費(fèi)為100元，則每月節(jié)約一段進(jìn)口活門維修費(fèi)7 200元，按1年10個(gè)月計(jì)，則年節(jié)約維修費(fèi)7.2萬元。

(4) 改造后，壓縮機(jī)月電耗由原63 792 kW·h降至4 386 kW·h，按電價(jià)0.35元/(kW·h)、1年10個(gè)月計(jì)，年可節(jié)約電費(fèi)約20.8萬元。

5　結(jié)語

本次改造在投資很少的情況下，采用合理的工藝配置和充分利用舊設(shè)備，達(dá)到了半水煤氣凈化的目的，保證了壓縮機(jī)長周期的運(yùn)行，提高了壓縮機(jī)的打氣量和合成氨產(chǎn)量，降低了合成氨的生產(chǎn)成本，為公司發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2015- 11- 27)