吳 濤，呂世興，張宜芳

(兗礦新疆煤化工有限公司 新疆烏魯木齊 831500)

1 系統(tǒng)簡介

兗礦新疆煤化工有限公司600 kt/a醇氨聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的合成氨系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)300 kt合成氨，裝置選用了國際上先進(jìn)的瑞士卡薩利公司的技術(shù)和內(nèi)件，單塔日產(chǎn)氨1 000 t；精制氣的壓縮與合成氣的循環(huán)采用同一臺(tái)蒸汽透平驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)，能耗低；氨合成設(shè)計(jì)操作壓力14.83 MPa，工藝流程簡單；設(shè)置塔外加熱器，易操作，節(jié)能環(huán)保。合成氨系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 合成氨系統(tǒng)工藝流程

來自液氮洗工段的新鮮氣(35 ℃，5.5 MPa)進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)的低壓缸一級(jí)入口，壓縮后經(jīng)級(jí)間冷卻器冷卻后進(jìn)入高壓缸，在缸內(nèi)與合成循環(huán)氣一起被壓縮；出合成氣壓縮機(jī)高壓缸的氣體溫度升至56 ℃左右進(jìn)入熱交換器(E7203)，被加熱至(178±5) ℃后進(jìn)入合成塔(R7201)進(jìn)行氨合成反應(yīng)；出合成塔的合成氣(425 ℃)先進(jìn)入廢熱鍋爐(E7201)副產(chǎn)3.8 MPa飽和蒸汽，溫度降至約255 ℃進(jìn)入鍋爐給水預(yù)熱器(E7022)與鍋爐給水換熱，然后進(jìn)入E7203加熱循環(huán)氣，溫度降至80 ℃左右后進(jìn)入水冷器(E7204)，溫度降至35 ℃后進(jìn)入冷交換器(E7205)，進(jìn)一步降溫后的合成氣依次進(jìn)入第1氨冷器(E7206)和第2氨冷器(E7207)，溫度降至-10 ℃后進(jìn)入高壓氨分離器(V7201)分離出冷凝的液氨；出V7201的循環(huán)氣與合成氣在E7205中換熱，溫度升至27 ℃后進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)的高壓缸參加下一循環(huán)。在V7201中分離得到的液氨進(jìn)入中壓氨分離器(V7202)，出V7202的液氨分成2股，一股進(jìn)入尿素工段，另一股經(jīng)低壓閃蒸罐后送至球罐儲(chǔ)存。

2 存在的問題

由于合成氣壓縮機(jī)采用的是新鮮氫氮?dú)鈮嚎s和氨合成循環(huán)氣壓縮的聯(lián)合離心式壓縮機(jī)，自2012年系統(tǒng)投入生產(chǎn)以來，每次系統(tǒng)開車，合成氣壓縮機(jī)必須是在有新鮮氣的條件下才能開始啟動(dòng)運(yùn)行，催化劑升溫也是在合成氣壓縮機(jī)運(yùn)行后且新鮮氣并入系統(tǒng)方可進(jìn)行，即必須在液氮洗工段送出合格的新鮮氫氮?dú)夂蠓娇蛇M(jìn)行。因此，氨合成系統(tǒng)從合成氣壓縮機(jī)接氣開機(jī)到催化劑開始升溫，最短需要等待10～12 h。另外，按(45±5) ℃/h的升溫速率，氨合成催化劑從常溫至升溫結(jié)束產(chǎn)出液氨，又需時(shí)約10 h，導(dǎo)致每次生產(chǎn)系統(tǒng)恢復(fù)生產(chǎn)都需長時(shí)間將原料氣放空，經(jīng)濟(jì)損失巨大，故須尋求一種較快恢復(fù)生產(chǎn)的開車方式。

為了縮短生產(chǎn)系統(tǒng)開車時(shí)間、避免有效氣體長時(shí)間排放、減少經(jīng)濟(jì)損失，兗礦新疆煤化工有限公司要求氨合成催化劑提前升溫。經(jīng)分析討論，針對(duì)氨合成系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出利用前工序開車過程時(shí)間，用氮?dú)鈱?duì)催化劑提前進(jìn)行升溫的方案。

3 可行性分析

氮?dú)馐嵌栊詺怏w，在氨合成系統(tǒng)內(nèi)對(duì)氨合成催化劑及設(shè)備和管線均無不良影響，而且在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)流程與工藝氣流程相同，只需在塔前增設(shè)1根DN 50 mm高壓氮?dú)庋a(bǔ)入管線，廢熱鍋爐、鍋爐給水預(yù)熱器、水冷器、熱交換器、冷交換器、開工加熱器只起到換熱作用，氮?dú)鈱?duì)它們的性能無影響。

采用氮?dú)馍郎氐年P(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)氮?dú)獾难h(huán)利用，即必須啟動(dòng)合成氣壓縮機(jī)運(yùn)行。合成氣壓縮機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵是在氮?dú)鈼l件下的安全啟動(dòng)，還須確保其在運(yùn)行過程中缸體出口不超溫，這要求控制好氨合成系統(tǒng)及合成氣壓縮機(jī)缸體內(nèi)的壓力。沒有資料說明合成氣壓縮機(jī)和汽輪機(jī)的軸振動(dòng)、軸位移、軸瓦溫度與氮?dú)饨橘|(zhì)有直接關(guān)系，考慮到氮?dú)饷芏却蟮囊蛩?，根?jù)氫氣分子量和氮?dú)夥肿恿?、體積分?jǐn)?shù)75%的氫氣與體積分?jǐn)?shù)25%的氮?dú)饣旌铣傻男迈r氣與1.0 MPa純氮?dú)鈮毫ο嗟鹊年P(guān)系，計(jì)算得到的新鮮氣壓力約為3.29 MPa。根據(jù)合成氣壓縮機(jī)在氮?dú)饨橘|(zhì)條件下試運(yùn)行的性能結(jié)果，合成氣壓縮機(jī)在此條件下啟動(dòng)，低壓缸和高壓缸出口氣體均不會(huì)超溫，完全可行。合成氣壓縮機(jī)在氮?dú)鈮毫?.5 MPa條件下運(yùn)行與在工藝氣11.53 MPa條件下運(yùn)行相當(dāng)，在氮?dú)鈮毫?.0 MPa條件下運(yùn)行與在工藝氣壓力13.18 MPa條件下運(yùn)行相當(dāng)，通過對(duì)比合成氣壓縮機(jī)在工藝氣介質(zhì)出口壓力12.02 MPa和12.84 MPa下運(yùn)行時(shí)的缸體出口溫度(表1)，均符合工藝指標(biāo)。另外，合成氣壓縮機(jī)段間設(shè)有水冷器，其入口溫度不會(huì)過高，出口溫度可控，故根據(jù)合成氣壓縮機(jī)缸體出口溫度控制在氮?dú)鈮毫Α?.0 MPa下運(yùn)行是可行的。

表1 合成氣壓縮機(jī)在工藝氣條件下的運(yùn)行參數(shù)

轉(zhuǎn)速/(r·min-1)低壓缸高壓缸入口壓力/MPa出口溫度/℃入口壓力/MPa出口溫度/℃108534．8976．412．0258．4120204．7081．012．8462．2

另外，氨合成催化劑的升溫?zé)嵩礊樗忾_工加熱器，燃料氣為天然氣，加熱氮?dú)鉄o任何問題；在壓力≤4.0 MPa的條件下，開工加熱器入口氣體最小流量15 000 m3/h完全能夠達(dá)到。因此，氨合成催化劑采用氮?dú)庋h(huán)升溫在理論上是完全可行的。

對(duì)于合成氣壓縮機(jī)在氮?dú)饨橘|(zhì)條件下的啟動(dòng)、補(bǔ)充壓力、建立循環(huán)時(shí)轉(zhuǎn)速的控制，根據(jù)采用氮?dú)膺M(jìn)行合成氣壓縮機(jī)試車的經(jīng)驗(yàn)和目前直接采用1.0 MPa氮?dú)鈫?dòng)合成氣壓縮機(jī)的實(shí)際操作，1.0 MPa氮?dú)鈼l件下合成氣壓縮機(jī)在啟動(dòng)轉(zhuǎn)速1 000 r/min下啟機(jī)進(jìn)行暖機(jī)，暖機(jī)30 min后升速至3 000 r/min沖轉(zhuǎn)，到7 000 r/min過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，通過合成氣壓縮機(jī)循環(huán)氣入口旁路閥向合成氣壓縮機(jī)高壓段補(bǔ)充氮?dú)庖蕴嵘龎毫?；合成氣壓縮機(jī)出口壓力超過2.5 MPa時(shí)，一級(jí)干氣密封氣切換成合成氣壓縮機(jī)出口氣體；合成氣壓縮機(jī)出口壓力與氨合成系統(tǒng)壓力平衡后，打開合成氣壓縮機(jī)進(jìn)、出口閥，建立系統(tǒng)氣體循環(huán)。如果出現(xiàn)合成氣壓縮機(jī)缸體出口溫度超標(biāo)，則適當(dāng)降低系統(tǒng)壓力，保證合成氣壓縮機(jī)安全運(yùn)行。按照此方式操作，完全可以實(shí)現(xiàn)合成氣壓縮機(jī)的安全運(yùn)行。

氮?dú)馍郎嘏c工藝氣升溫一樣，均應(yīng)嚴(yán)格控制升溫速率在(45±5) ℃/h，用開工加熱器天然氣壓力、氣量控制升溫速率。氨合成塔的頂?shù)诇夭顟?yīng)≤80 ℃，采用循環(huán)量控制。

空分系統(tǒng)運(yùn)行正常后，即有6.0 MPa高壓氮?dú)饪晒┦褂?。合成氣壓縮機(jī)開機(jī)用時(shí)與合成氨催化劑升溫用時(shí)均為10～12 h，與氣化爐投料產(chǎn)氣到液氮洗工段送出合格氫氮?dú)庥脮r(shí)基本一致。所以，合成氣壓縮機(jī)應(yīng)提前做好開機(jī)準(zhǔn)備，當(dāng)有高壓氮?dú)饪晒┦褂煤?，啟?dòng)合成氣壓縮機(jī)，氨合成催化劑即可以開始采用氮?dú)馓崆斑M(jìn)行升溫。

4 操作方法

4.1 操作步驟

(1) 空分系統(tǒng)開車正常有合格高壓氮?dú)饪晒┦褂煤?，合成氣壓縮機(jī)即做好開機(jī)準(zhǔn)備工作，按照合成氣壓縮機(jī)開車步驟啟動(dòng)合成氣壓縮機(jī)。

(2) 合成氣壓縮機(jī)在轉(zhuǎn)速1 000 r/min沖轉(zhuǎn)暖機(jī)過程中，氨合成系統(tǒng)打開氨合成塔塔前閥門(UV- 7202)和塔后閥門(UV- 7203)，打通系統(tǒng)流程，從熱交換器入口管處向系統(tǒng)內(nèi)充入高壓氮?dú)庵翂毫?.5 MPa并保持不變。開啟合成氣壓縮機(jī)后，根據(jù)缸體出口溫度情況再適當(dāng)提高壓力至≤4.0 MPa，充壓速率控制在<0.5 MPa/min。

(3) 系統(tǒng)充壓至3.5 MPa后，即向廢熱鍋爐內(nèi)通入2.5 MPa蒸汽煮鍋，注意控制液位在低限(5%～10%)。

(4) 在合成氣壓縮機(jī)以1 000 r/min暖機(jī)過程中，提前打開開工加熱器氣路出口閥，抽掉天然氣入口盲板，提前點(diǎn)起2盞開工加熱器長明燈小火，待合成氨催化劑開始升溫時(shí)及時(shí)引燃2盞開工加熱器長明燈大火進(jìn)行升溫。

(5) 合成氣壓縮機(jī)在升速至3 000 r/min運(yùn)行15 min過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，開啟合成氣壓縮機(jī)循環(huán)段入口旁路閥向合成氣壓縮機(jī)內(nèi)均壓，使出口壓力與系統(tǒng)壓力持平；一級(jí)干氣密封氣切換為合成氣壓縮機(jī)出口氣體；全開合成氣壓縮機(jī)循環(huán)段入口大閥(HV- 71003)，關(guān)閉入口旁路閥，打開循環(huán)段出口旁路閥先建立氣體最小循環(huán)量?，F(xiàn)場打開開工加熱器入口閥，點(diǎn)1盞開工加熱器長明燈大火開始升溫，待開工加熱器出口氣體溫度高于合成氨催化劑床層入口溫度時(shí)，打開合成氣壓縮機(jī)出口大閥(HV- 71004)，暫不關(guān)旁路閥，建立系統(tǒng)氣體完全循環(huán)，用開工加熱器入口閥控制入塔氣體流量在15 000～18 000 m3/h，再點(diǎn)1盞開工加熱器長明燈大火，按照升溫速率升溫。

(6) 合成氣壓縮機(jī)達(dá)到8 606 r/min最低接管轉(zhuǎn)速時(shí)，開始由控制室控制，觀察合成氣壓縮機(jī)低壓缸和高壓缸出口溫度，如溫度不高，再向系統(tǒng)補(bǔ)入氮?dú)庵翂毫Α?.0 MPa，穩(wěn)定系統(tǒng)壓力；如溫度上升且>84 ℃，則開塔后放空閥適當(dāng)降低壓力。合成氣壓縮機(jī)缸體出口溫度穩(wěn)定后，關(guān)閉氮?dú)庋a(bǔ)氣閥，保持壓力不變，逐漸升溫。采用調(diào)節(jié)開工加熱器燃料天然氣的壓力和流量控制升溫速率在(45±5) ℃/h，逐漸將合成氨催化劑床層的上層溫度提升至400 ℃以上(如合成氨催化劑床層溫度從常溫升至正常生產(chǎn)溫度約需8～10 h)。升溫時(shí)須注意床層頂?shù)诇夭畈坏贸^80 ℃，采用合成氣壓縮機(jī)循環(huán)段防喘振閥控制循環(huán)量進(jìn)行操作。

(7) 當(dāng)液氮洗工段送出合格的新鮮氣至合成系統(tǒng)后，先開新鮮氣放空閥置換氣體，并控制新鮮氣壓力穩(wěn)定。當(dāng)取樣分析新鮮氣成分合格后，先開合成氣壓縮機(jī)新鮮氣入口旁路閥，逐漸向合成氣壓縮機(jī)系統(tǒng)內(nèi)均壓，同時(shí)稍開合成塔主閥，適當(dāng)開塔后放空閥置換系統(tǒng)內(nèi)氮?dú)?，此時(shí)合成氨催化劑床層溫度將因有氫氮?dú)膺M(jìn)入而上升，注意保持壓力不變，開始投用兩級(jí)氨冷器。待合成氣壓縮機(jī)低壓缸入口壓力與外界新鮮氣壓力基本持平后，打開新鮮氣入口大閥(HV- 71001)并氣。

(8) 新鮮氣并入系統(tǒng)后，根據(jù)合成氨催化劑床層溫度上升情況，逐漸開大合成塔入口主閥，逐漸提高合成氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速并逐漸關(guān)小新鮮氣放空閥，關(guān)閉一、二段防喘振閥。隨著主閥進(jìn)氣量的逐漸增大，用循環(huán)量控制合成氨催化劑床層入口溫度不降低，待合成氨催化劑床層入口溫度達(dá)到360～380 ℃、熱點(diǎn)溫度在450 ℃以上時(shí)，可退出開工加熱器，升溫過程結(jié)束，逐漸轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。

4.2 注意事項(xiàng)

(1) 系統(tǒng)充入氮?dú)夂螅铣蓺鈮嚎s機(jī)系統(tǒng)內(nèi)壓力須≤4.0 MPa，如壓力過高，則采用塔后放空進(jìn)行控制。

(2) 合成氣壓縮機(jī)系統(tǒng)壓力超過2.5 MPa后，應(yīng)進(jìn)行一級(jí)干氣密封氣的切換，切換時(shí)注意干氣密封的壓差。

(3) 并入新鮮氣后，在置換系統(tǒng)時(shí)應(yīng)控制塔后放空速率，須保持壓力穩(wěn)定。

(4) 溫度達(dá)到合成氨催化劑活性溫度要求、有氫氮?dú)膺M(jìn)入合成塔后，應(yīng)及時(shí)投用氨冷器。

(5) 系統(tǒng)加量時(shí)，須注意氨分離器和廢熱鍋爐的液位。

(6) 在氮?dú)馍郎剡^程中，無需再補(bǔ)入氮?dú)馓釅?，循環(huán)量應(yīng)根據(jù)合成氨催化劑床層頂?shù)诇夭钸M(jìn)行控制。

(7) 并入新鮮氣前，必須進(jìn)行氣體取樣分析，合格后方可并入新鮮氣。

(8) 在整個(gè)升溫過程中，須與調(diào)度室保持密切聯(lián)系。

4.3 異常處理

(1) 如因氮?dú)鈮毫Ω咴斐珊铣蓺鈮嚎s機(jī)缸體出口超溫，應(yīng)進(jìn)行降壓處理。

(2) 合成氣壓縮機(jī)一旦出現(xiàn)異常情況，必須緊急停車。

5 實(shí)施過程

5.1 第1次實(shí)施過程

2016年5月7日，氨合成系統(tǒng)提前開車，合成氨催化劑采用氮?dú)馍郎?，在氣化爐投料產(chǎn)出煤氣前，合成氣壓縮機(jī)做好開車準(zhǔn)備并具備啟動(dòng)條件。2016年5月7日19：26，按照操作規(guī)程合成氣壓縮機(jī)進(jìn)行1 000 r/min沖轉(zhuǎn)暖機(jī)，缸體內(nèi)氮?dú)鈮毫?.06 MPa，低壓缸出口溫度27.58 ℃，高壓缸出口壓力和出口溫度分別為1.23 MPa和25.70 ℃，啟動(dòng)時(shí)汽輪機(jī)振動(dòng)值正常波動(dòng)，然后趨于穩(wěn)定。在合成氣壓縮機(jī)暖機(jī)30 min的過程中，現(xiàn)場打開高壓氮?dú)忾y向氨合成系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)入氮?dú)庵翂毫?.6 MPa；開工加熱器投燃料天然氣，首先點(diǎn)起2盞長明燈小火待用，并打開開工加熱器出口管閥；控制室打開UV- 7202和UV- 7203，打通系統(tǒng)流程。20：15，合成氣壓縮機(jī)暖機(jī)結(jié)束并升速至3 000 r/min，在過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，打開合成氣壓縮機(jī)循環(huán)段入口旁路閥向合成氣壓縮機(jī)內(nèi)均壓，當(dāng)壓力大于2.5 MPa后，一級(jí)干氣密封氣改為高壓缸出口氣體。20：30，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到7 000 r/min、出口壓力高于合成系統(tǒng)內(nèi)壓力后，打開HV- 71003，開出口旁路閥建立氣體最小循環(huán)量；現(xiàn)場打開開工加熱器入口閥，先點(diǎn)起1盞長明燈大火，待開工加熱器出口氣體溫度高于合成氨催化劑床層入口溫度后，打開HV- 71004(暫不關(guān)出口旁路閥)，開工加熱器入口氣量控制在15 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，再點(diǎn)起1盞長明燈大火，逐漸升溫；此時(shí)合成氣壓縮機(jī)低壓缸入口壓力和出口溫度分別為2.10 MPa和66.66 ℃，高壓缸出口壓力和出口溫度分別為4.10 MPa和45.42 ℃，汽輪機(jī)和合成氣壓縮機(jī)的振動(dòng)值、軸位移均在正常指標(biāo)范圍內(nèi)。21：00，合成氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到控制室最低接管轉(zhuǎn)速(8 606 r/min)，壓縮機(jī)低壓缸入口壓力和出口溫度分別為1.60 MPa和81.80 ℃，高壓缸出口壓力和出口溫度分別為4.00 MPa和57.20 ℃，汽輪機(jī)和壓縮機(jī)的振動(dòng)值、軸位移均在正常指標(biāo)范圍內(nèi)。22：00，合成氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速保持在8 604 r/min，低壓缸入口壓力和出口溫度分別為1.70 MPa和81.00 ℃，高壓缸出口壓力為4.56 MPa(出口溫度因測溫點(diǎn)故障不顯示)，汽輪機(jī)和壓縮機(jī)的振動(dòng)值、軸位移均在正常指標(biāo)范圍內(nèi)，合成氨催化劑床層溫度平穩(wěn)上升，根據(jù)系統(tǒng)壓力、合成氣壓縮機(jī)缸體出口溫度，現(xiàn)場又向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)氮?dú)庵翂毫?.46 MPa，然后關(guān)閉氮?dú)饪傞y。23：00，為了降低合成塔頂?shù)诇夭?，將合成氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速適當(dāng)提高至10 070 r/min，低壓缸入口壓力和出口溫度分別為1.77 MPa和80.06 ℃，高壓缸出口壓力為4.64 MPa。24：00，合成氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為8 064 r/min，低壓缸入口壓力和出口溫度分別為1.84 MPa和79.20 ℃(趨于下降)，高壓缸出口壓力為4.75 MPa，合成氣壓縮機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，開工加熱器點(diǎn)2盞長明燈大火運(yùn)行穩(wěn)定，合成氨催化劑床層溫度平穩(wěn)上升。第1次合成氣壓縮機(jī)在氮?dú)饨橘|(zhì)下的運(yùn)行參數(shù)如表2所示。

表2 第1次合成氣壓縮機(jī)在氮?dú)饨橘|(zhì)下的運(yùn)行參數(shù)

時(shí)間轉(zhuǎn)速/(r·min-1)低壓缸高壓缸入口壓力/MPa出口溫度/℃出口壓力/MPa出口溫度/℃19：2610001．0627．581．2325．7020：3070002．1066．664．1045．4221：0086061．6081．804．0057．2022：0086041．7081．004．5623：00100701．7780．064．6424：0080641．8479．204．75

5月8日00：30，液氮洗工段將新鮮氣送至氨合成系統(tǒng)，控制室打開新鮮氣放空閥進(jìn)行氣體置換。01：30，合成氨催化劑床層一層入口溫度升至308 ℃，熱點(diǎn)溫度達(dá)到320 ℃，底點(diǎn)溫度為203 ℃，此時(shí)現(xiàn)場取樣手動(dòng)分析新鮮氣成分合格，打開合成氣壓縮機(jī)新鮮氣入口旁路閥，向合成氣壓縮機(jī)系統(tǒng)內(nèi)均壓?？刂剖疫m當(dāng)開啟合成塔主線閥(0.3%閥位)和塔后放空閥(5.0%閥位)以置換系統(tǒng)內(nèi)過多的氮?dú)?，并保持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。當(dāng)系統(tǒng)有新鮮氣進(jìn)入合成塔后，合成氨催化劑立即有氨合成反應(yīng)發(fā)生，床層溫度明顯上升，根據(jù)合成氨催化劑床層溫度開始逐漸投用兩級(jí)氨冷器。02：00，合成氣壓縮機(jī)低壓缸入口壓力與外界新鮮氣壓力基本持平，控制室打開新鮮氣入口大閥將新鮮氣并入系統(tǒng)，此時(shí)合成氨催化劑層反應(yīng)明顯，溫度上升較快，根據(jù)操作規(guī)程，在保證合成氨催化劑床層入口溫度不下降的前提下，逐漸開大合成塔主閥、提高合成氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、提高壓力、調(diào)節(jié)新鮮氣精配氮?dú)忾y控制氫氮比，進(jìn)行穩(wěn)步升溫。03：20，合成氨催化劑床層入口溫度>360 ℃，熱點(diǎn)溫度在450 ℃以上，退出開工加熱器。03:30，合成塔主閥全部打開，升溫結(jié)束，逐漸關(guān)閉新鮮氣放空閥并增大循環(huán)量，恢復(fù)正常生產(chǎn)。

由于是首次采用氮?dú)庋h(huán)升溫且時(shí)間掌控得較晚，用氮?dú)馍郎厥菑?月7日20：30至5月8日01：30，氮?dú)馍郎貢r(shí)間為5 h，合成氣壓縮機(jī)開機(jī)時(shí)間2 h；至03：30新鮮氣并氣后真正產(chǎn)出氨，共用時(shí)7 h。所以，本次采用氮?dú)馓崆斑M(jìn)行合成氨催化劑升溫節(jié)省開車時(shí)間為7 h。

5.2 第2次實(shí)施過程

2016年6月17日，再次對(duì)氨合成催化劑采用氮?dú)馓崆吧郎亍?2：00，合成氣壓縮機(jī)開始啟動(dòng)，在轉(zhuǎn)速約1 000 r/min下暖機(jī)，暖機(jī)期間系統(tǒng)補(bǔ)氮?dú)庵翂毫?.6 MPa，廢熱鍋爐導(dǎo)入2.5 MPa蒸汽煮鍋，控制室打通系統(tǒng)流程，現(xiàn)場啟動(dòng)開工加熱器并點(diǎn)2盞長明燈小火待用，打開開工加熱器出口閥。12：40，合成氣壓縮機(jī)過臨界轉(zhuǎn)速期間，開合成氣壓縮機(jī)循環(huán)段入口旁路閥向合成氣壓縮機(jī)內(nèi)均壓，當(dāng)合成氣壓縮機(jī)出口壓力與氨合成系統(tǒng)壓力持平后，全開HV- 71003，打開循環(huán)段出口旁路閥，建立最小循環(huán)氣量。13：00，現(xiàn)場點(diǎn)1盞開工加熱器長明燈大火，打開開工加熱器入口閥開始升溫。13：10，開工加熱器出口氣體溫度高于合成氨催化劑床層入口溫度時(shí)，再點(diǎn)第2盞開工加熱器長明燈大火，打開HV- 71004，建立氣體全部循環(huán)，并根據(jù)系統(tǒng)壓力補(bǔ)氮?dú)庵?.3 MPa，控制開工加熱器入口氣體流量為16 800 m3/h(標(biāo)態(tài))，逐漸進(jìn)行升溫。后發(fā)現(xiàn)補(bǔ)入氮?dú)鈮毫ζ?，合成氣壓縮機(jī)低壓缸出口溫度偏高(85.5 ℃)，采取塔后放空使系統(tǒng)壓力下降至4.0 MPa。第2次合成氣壓縮機(jī)在氮?dú)饨橘|(zhì)下的運(yùn)行參數(shù)如表3所示。

在本次氮?dú)馍郎剡^程中，由于氣化爐出現(xiàn)故障，投料產(chǎn)氣延時(shí)，給予的升溫時(shí)間充足，所以適當(dāng)控制稍低的升溫速率，將合成氣壓縮機(jī)循環(huán)段防喘振閥調(diào)節(jié)至60%閥位控制合成氨催化劑床層頂?shù)诇夭?50 ℃。到18日07：00系統(tǒng)并氣前，合成氨催化劑床層入口溫度升至360 ℃并保持穩(wěn)定，催化劑床層一層熱點(diǎn)溫度在352 ℃，底點(diǎn)溫度在326 ℃。07：24，系統(tǒng)并氣。07：45，退出開工加熱器，升溫結(jié)束。08：30，系統(tǒng)產(chǎn)氨量達(dá)到25 t/h以上。升溫全過程非常穩(wěn)定，升溫結(jié)束以后，系統(tǒng)并入新鮮氣到液氨產(chǎn)量達(dá)到25 t/h以上僅耗時(shí)1.06 h，滿足了控制方案的要求。

表3 第2次合成氣壓縮機(jī)在氮?dú)饨橘|(zhì)下的運(yùn)行參數(shù)

時(shí)間轉(zhuǎn)速/(r·min-1)低壓缸高壓缸入口壓力/MPa出口溫度/℃出口壓力/MPa出口溫度/℃12：0010691．1634．81．2332．113：0031191．1240．71．9136．615：0086041．7385．04．5561．417：0086541．5786．24．1561．822：0086531．5584．34．1160．801：0086581．6281．44．0960．304：0086531．6480．64．0560．107：0086231．6777．84．0358．3

由表2和表3可看出，在氮?dú)饨橘|(zhì)工況下，離心式壓縮機(jī)嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)定的壓力運(yùn)行，其各項(xiàng)指標(biāo)是穩(wěn)定、安全的，完全能夠滿足氮?dú)庋h(huán)升溫的要求。

6 效益分析

采用氮?dú)馓崆?0～12 h進(jìn)行氨合成催化劑升溫，很快就能達(dá)到產(chǎn)氨溫度條件，與前工序?qū)崿F(xiàn)最短時(shí)間銜接，快速恢復(fù)生產(chǎn)，避免了有效氣體的長時(shí)間排放損失。若按提前10 h產(chǎn)出液氨、液氨產(chǎn)量25 t/h、噸液氨價(jià)格1 350元進(jìn)行計(jì)算，可獲利約34萬元。因此，與采用工藝氣開車升溫的方法相比，采用氮?dú)馓崆斑M(jìn)行氨合成催化劑升溫可節(jié)約費(fèi)用30萬元以上，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

7 結(jié)語

實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，采用氮?dú)馓崆斑M(jìn)行氨合成催化劑升溫開車的方法切實(shí)可行。如果氨合成催化劑是從常溫開始升溫，在空分系統(tǒng)有高壓氮?dú)饪晒┦褂脮r(shí)就可做好合成氣壓縮機(jī)開車準(zhǔn)備，在氣化爐投料期間就可采用氮?dú)膺M(jìn)行氨合成催化劑升溫，可提前10～12 h把氨合成催化劑溫度升至350～400 ℃，待新鮮氣并入系統(tǒng)后，在2 h內(nèi)就可產(chǎn)出液氨產(chǎn)品，不僅大大縮短了生產(chǎn)系統(tǒng)開車時(shí)間，而且降低了開車過程的消耗。