胡黨鵬

(中海石油化學(xué)股份有限公司，海南東方 572600)

中海石油化學(xué)股份有限公司(簡(jiǎn)稱中?；瘜W(xué))化肥二部年產(chǎn)45萬(wàn)t合成氨裝置是由美國(guó)Kellogg&Brown Root公司總承包，采用深冷凈化技術(shù)(簡(jiǎn)稱KBR工藝)設(shè)計(jì)而成，具有貧氣利用、節(jié)能及運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。

隨著國(guó)家對(duì)企業(yè)安全生產(chǎn)、節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)的要求更加嚴(yán)格和規(guī)范，安全環(huán)保和生產(chǎn)穩(wěn)定工作必將作為企業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)，始終將安全生產(chǎn)放在工作突出位置。中海化學(xué)通過(guò)預(yù)防性維護(hù)系統(tǒng)、電子巡檢系統(tǒng)等先進(jìn)的監(jiān)控手段對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，對(duì)催化劑進(jìn)行定期評(píng)估，管理軟件定時(shí)對(duì)裝備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)，可以預(yù)防事故發(fā)生，降低了設(shè)備的事故率。

1 裝置能耗情況

同時(shí)段合成氨裝置噸氨耗天然氣統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

表1 同時(shí)段合成氨裝置噸氨耗天然氣統(tǒng)計(jì)表

由表1可以看出：2018年1月由于儀表卡件跳車導(dǎo)致整個(gè)月的噸氨能耗高出很多，不是靠平時(shí)的精心操作可以追回來(lái)的，所以若要降低裝置能耗，必須確保裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)長(zhǎng)周期。這就要求日常巡檢、工藝操作更加精細(xì)化，隱患排查治理更加徹底。部門(mén)通過(guò)對(duì)各物料放空的考核，有效地遏制了裝置額外排放，嚴(yán)格避免物料浪費(fèi)。部門(mén)培訓(xùn)施行應(yīng)急考核，提升應(yīng)急處置技能,保障裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。

影響合成氨裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的因素有天然氣供應(yīng)、板式換熱器堵塞、分子篩帶水、工藝空氣放空、燃?xì)馔钙降姆鉁囟?、二段爐出口甲烷含量等，為此，筆者提出了一系列針對(duì)性措施，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2 協(xié)調(diào)天然氣的供應(yīng)

海洋石油大化肥項(xiàng)目是利用“東方1-1”海上平臺(tái)所產(chǎn)天然氣進(jìn)行加工的。海上平臺(tái)的天然氣經(jīng)過(guò)海底管道通向天然氣處理終端簡(jiǎn)單分離后進(jìn)入中?；瘜W(xué)化肥二部，由于影響天然氣組分的因素有天氣環(huán)境、海上平臺(tái)、終端等諸多因素。天然氣經(jīng)過(guò)的管線連接的越多帶來(lái)的不確定因素就越多，加之終端距合成裝置距離很短，幾乎沒(méi)有緩沖的機(jī)會(huì)，所以給天然氣的利用帶來(lái)一定的難度，給合成氨裝置運(yùn)行帶來(lái)極大的影響，嚴(yán)重時(shí)將使裝置跳車。2004年跳車7次，其中4次都是由天然氣組分波動(dòng)引起的。

針對(duì)天然氣組分壓力多次波動(dòng)，中海化學(xué)化肥二部出臺(tái)了天然氣組分波動(dòng)調(diào)整預(yù)案，樹(shù)立“小波動(dòng)當(dāng)大波動(dòng)對(duì)待”的思想理念。通過(guò)幾年的摸索和積累經(jīng)驗(yàn)，由于措施采取得當(dāng)，對(duì)組分波動(dòng)的重視，因天然氣組分波動(dòng)造成的跳車幾乎沒(méi)有。2018年2月8日天然氣組分大幅波動(dòng)在終端未通知的情況下，天然氣壓力在2.65～2.77 MPa，甲烷體積分?jǐn)?shù)在65.54%～60.44%波動(dòng)，為化肥二部歷史上壓力波動(dòng)最大一次，合成四班反應(yīng)迅速并積極應(yīng)對(duì)，通過(guò)精心的操作化險(xiǎn)為夷，保證了裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 清洗和更換再生塔填料

二氧化碳脫除采用德國(guó)巴斯夫公司節(jié)能的MDEA03工藝，工藝氣經(jīng)過(guò)兩段吸收后離開(kāi)吸收塔,二氧化碳體積分?jǐn)?shù)小于500×10-6。2006年2月裝置大修，經(jīng)過(guò)解體檢查，發(fā)現(xiàn)貧液/半貧液換熱器兩側(cè)結(jié)垢十分嚴(yán)重，整個(gè)板面幾乎全部被垢層所掩蓋，這對(duì)于只有0.5 mm厚的板片來(lái)說(shuō)，大大降低了其傳熱系數(shù)，導(dǎo)致?lián)Q熱效果差，結(jié)垢的成分經(jīng)過(guò)分析是消泡劑和沖刷的鐵銹。板式換熱器堵塞后貧液泵入口壓力降低,貧液流量調(diào)整受限，很容易造成脫碳出口二氧化碳含量高，在甲烷化爐中燒掉寶貴的氫氣，造成能耗上升[1]。中?；瘜W(xué)實(shí)施脫碳貧液/半貧液換熱器和貧液冷卻器雙系列改造，以便可以隨時(shí)進(jìn)行切換清洗。讓板式換熱器始終處于一個(gè)良好的工作狀態(tài)，這樣也形成了一個(gè)換熱器換熱效果好的良性循環(huán)。在實(shí)際操作過(guò)程中板式換熱器2～3個(gè)月就要切換一次，切換頻率較高，尤其在開(kāi)車過(guò)程中，一個(gè)夜班切換過(guò)3次，造成很大的人力消耗和系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

2016年檢修把吸收塔底部的填料全部進(jìn)行清洗回裝，2017年8月大修對(duì)再生塔再沸器里最下層的填料進(jìn)行了更換，經(jīng)過(guò)這2次填料的清洗和更換之后，從2017年8月至今沒(méi)有發(fā)生脫碳貧液/半貧液換熱器和貧液冷卻器堵塞情況，沒(méi)有因貧液泵入口壓力低切換過(guò)脫碳貧液/半貧液換熱器和貧液冷卻器，貧液流量穩(wěn)定大大降低了裝置的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。節(jié)省了因?yàn)樨氁毫坎▌?dòng)而造成甲烷化燃燒中寶貴氫氣的浪費(fèi)。

4 分子篩再生氣加熱器恒溫

根據(jù)前幾年的經(jīng)驗(yàn)有2次長(zhǎng)周期運(yùn)行,裝置開(kāi)到200 d左右，因冷箱壓差高而迫使裝置停車。由于分子篩再生氣加熱器換熱管和管板為脹接，頻繁加減蒸汽，分子篩再生氣加熱器處于冷熱交替工況下，脹接處密封失效，水蒸氣通過(guò)分子篩再生氣加熱器進(jìn)入分子篩系統(tǒng)，造成分子篩吸附水過(guò)飽和；水分進(jìn)入后系統(tǒng)冷箱，水在冷箱里結(jié)冰,造成冷箱無(wú)法換熱，氫氮比無(wú)法滿足生產(chǎn)要求，從而被迫停車。經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)現(xiàn)在分子篩再生氣加熱器不減蒸汽，隨時(shí)處于熱狀態(tài)，避免分子篩再生氣加熱器換熱管和管板因冷熱交替造成泄漏。

5 關(guān)小工藝空氣放空閥

工藝空氣壓縮機(jī)由燃?xì)馔钙教峁﹦?dòng)力。PV1050是空氣壓縮機(jī)的防喘振閥，也是空氣壓縮機(jī)出口放空閥[2]。由于PV1050的放空量太大，在給PV1050工藝空氣管線上增加1條副線PV1050A，PV1050A的流通質(zhì)量流量為15 000 kg/h，為氣關(guān)閥，生產(chǎn)正常時(shí)空氣通過(guò)PV1050A放空。PV1050A一直處于20%～50%的開(kāi)度，由于燃?xì)馔钙椒来６炔粔虿荒軠p負(fù)荷，按此推算正常時(shí)大約有3～5 t/h的空氣白白被放掉。通過(guò)增加給外單位儀表空氣的供給，增大三段出口流量后，防喘裕度滿足，可以減燃?xì)馔钙降呢?fù)荷，PV1050A可以緩慢地關(guān)閉，即可以減少空氣放空的損失，可以降低空氣壓縮機(jī)的負(fù)荷，同時(shí)也節(jié)省了燃?xì)狻?/p>

6 提高燃?xì)馔钙降姆鉁囟?/h2>

燃?xì)馔钙降姆馑偷揭欢螤t當(dāng)燃燒空氣，最近這幾年燃?xì)馔钙降娜細(xì)馔钙綁簹鈾C(jī)入口導(dǎo)葉閥(IGV)一直保持最大開(kāi)度(85%)，也就是說(shuō)燃?xì)馔钙脚懦龅姆鉁囟纫恢本S持在最低溫度，原因在于燃?xì)馔钙叫氏陆递^多。經(jīng)過(guò)2017年8月大修離線清洗和對(duì)燃?xì)馔钙降娜~片和噴嘴進(jìn)行重點(diǎn)清洗后，運(yùn)行環(huán)境有了很大改善，在滿足生產(chǎn)負(fù)荷的情況下可以逐漸將IGV關(guān)小，最小到65%(允許最小開(kāi)度為56%)，一段爐出來(lái)的乏氣溫度可以漲到468 ℃。

IGV開(kāi)度受天然氣組分、燃?xì)馔钙截?fù)荷、乏氣溫度的影響，雖然沒(méi)有準(zhǔn)確的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，但存在明顯反比關(guān)系(見(jiàn)表2)。沒(méi)有采取措施之前IGV開(kāi)度一直為84%，現(xiàn)在控制在68%～72%，一段爐乏氣溫度上漲，一段爐燃?xì)庀拿黠@下降。

表2 生產(chǎn)負(fù)荷、IGV開(kāi)度、燃?xì)馔钙椒鉁囟群鸵欢螤t燃?xì)夂牧筷P(guān)系表

7 降低二段爐出口甲烷含量

二段爐是將甲烷轉(zhuǎn)化為所需的氫氣、一氧化碳和二氧化碳，二段爐出口甲烷體積分?jǐn)?shù)指標(biāo)為1.6%～2.1%，為了最大限度地提高氨產(chǎn)量，盡可能提高轉(zhuǎn)化率,將二段爐出口甲烷體積分?jǐn)?shù)控制在1.6%～1.7%，即最大程度轉(zhuǎn)化原料氣。為了使二段爐出口甲烷含量控制在低位,需要提高加入工藝空氣量，提高加入工藝空氣量的副作用就是加到系統(tǒng)的空氣太多[3-4]，在冷箱中要除去多余帶入的氮?dú)鈺r(shí)，帶出到一段爐燃燒廢氣中的氫氣增加不經(jīng)濟(jì)，因此不能一味地提高工藝空氣量來(lái)降低二段爐出口的甲烷含量。當(dāng)天然氣組分中甲烷含量升高時(shí)，為了降低二段爐出口甲烷含量，可以適當(dāng)提高一段爐的水碳比或者提高一段爐出口溫度，減少被帶到一段爐去燃燒的氫氣。

8 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)2018年的努力中?；瘜W(xué)化肥二部合成氨裝置優(yōu)化工藝運(yùn)行工況，優(yōu)化系統(tǒng)工藝參數(shù)，提高轉(zhuǎn)化效率，總體上使噸氨天然氣消耗量從1 720 m3降至1 700 m3，證明以上采取的節(jié)能降耗的操作方法是正確有效的。