合成氨裝置節(jié)能措施

1、合成氨裝置節(jié)能措施摘要：中石油寧夏石化公司一化合成氨裝置為我國(guó)20世紀(jì)80年代引進(jìn)的四套大化肥裝置之一，隨著裝置操作技能的進(jìn)步，節(jié)能意識(shí)的進(jìn)步與原料價(jià)格的不斷上漲，裝置節(jié)能成為每年的關(guān)鍵課題之一，公司圍繞節(jié)能課題，進(jìn)行了不懈的工作。關(guān)鍵詞：節(jié)能；改造；原料結(jié)構(gòu)；安全管理；尾氣回收一化肥合成氨裝置原始設(shè)計(jì)為德士古渣油造氣制氨流程，包括造氣、工藝氣變換、工藝氣凈化、氨的合成與冷凍工號(hào)，隨著原料渣油價(jià)格的逐步上升，裝置的盈利空間越來(lái)越小，為了降低運(yùn)行成本，2003年進(jìn)行了原料氣更換，改為德士古天然氣造氣制氨流程，增加了兩臺(tái)天燃?xì)鈮嚎s機(jī)及相應(yīng)的冷換設(shè)備，停運(yùn)了原炭黑萃取系統(tǒng)，進(jìn)行水循環(huán)系統(tǒng)節(jié)能改造，即

2、將氣化裝置4112-cl碳黑洗滌塔進(jìn)行了上下塔體打通，取消二級(jí)文丘里洗滌器，氣化爐出水部分送4113處理，一部分送4112-cl進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，將原4113-p5、4112-p5改為功率較小的泵。同時(shí)空分工號(hào)進(jìn)行了技術(shù)改造，新增加了分子篩吸附系統(tǒng)，凈化空氣。將空氣中雜質(zhì)的清除過(guò)程，由冷箱內(nèi)可逆式切換自?xún)艋諝饬鞒桃浦晾湎渫猓状枷垂に囃瑫r(shí)也做了較大的改造，由原來(lái)的五塔流程改為六塔流程，緩減了天然氣流程co2不足，甲醇洗工藝?yán)淞坎蛔愕臓顩r，改造后，生產(chǎn)成本大幅降低，但尿素的產(chǎn)量減少，氨碳比不平衡，有一定的節(jié)能改造空間，隨著裝置的運(yùn)行，陸續(xù)進(jìn)行了后續(xù)改造。2005年增加了一套甲醇生產(chǎn)線(xiàn)（年產(chǎn)5萬(wàn)噸甲醇

3、），利用造氣單元富裕的工藝氣生產(chǎn)甲醇，實(shí)現(xiàn)甲醇消耗自給自足，解決了裝置夏季高負(fù)荷運(yùn)行的瓶頸問(wèn)題，2008年增加變壓吸附裝置，回收甲醇洗放空尾氣，增加了近2500m3/h的純co2回收，徹底解決了氨碳比不平衡的問(wèn)題，取得了十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益（增加了尿素產(chǎn)量）和環(huán)境效益（減少了co2排放），使裝置能夠全年高負(fù)荷生產(chǎn)，2008年將變換催化劑由鈷鉬系改成鐵-鉻系b-113催化劑，取消了cs2加硫裝置，節(jié)約了cs2的消耗。1、通過(guò)工況優(yōu)化節(jié)能實(shí)現(xiàn)工況優(yōu)化是另一項(xiàng)效果十分明顯的節(jié)能措施，氨的合成工藝相對(duì)于精細(xì)化工，屬于粗放控制，關(guān)鍵指標(biāo)的控制范圍較寬，這為工況優(yōu)化提供了較大的空間，精細(xì)操作粗放工藝，將會(huì)帶

4、來(lái)可觀的節(jié)能效益，造氣工號(hào)的甲燒控制指標(biāo)在0.5%到1.5%,精細(xì)操作，可以控制到0.8%左右，對(duì)千日產(chǎn)千噸氨的工藝來(lái)說(shuō)，甲烷每減低0.1%,氨產(chǎn)量將增加1%,即每天增加10t氨，創(chuàng)造利潤(rùn)3萬(wàn)元，變換工號(hào)使用鐵系催化劑變換爐出口工藝氣co控制指標(biāo)小于3%,精細(xì)操作可以控制到1.5%,co每減低0.1%,氨產(chǎn)量將增加1%,同樣每天增加10t氨，創(chuàng)造利潤(rùn)3萬(wàn)元，在同樣的氨合成生產(chǎn)強(qiáng)度下，降低人塔氨濃度可相對(duì)減少循環(huán)氣量，也就減少了循環(huán)氣的壓縮功耗，尤其在出塔氨濃度較低的時(shí)候，降低入塔氨濃度可以顯著降低循環(huán)氣量，如出塔氨濃度僅為10%時(shí)，若將人塔氨濃度4%降低到2%時(shí)，循環(huán)氣量將從14952m3/t

5、氨下降到11214m3/t氨約減少25%,顯著節(jié)約壓縮功耗，入塔氨濃度降低是以增加冷凍功耗為代價(jià)，目號(hào)前我公司，冷凍功耗動(dòng)力蒸汽較為富裕，可以為氨合成提供較多的冷量，入塔氨濃度控制指標(biāo)為小于3%,精細(xì)操作可以控制到2%,將顯著節(jié)約高壓蒸汽消耗。目前由此可以看出，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)的精細(xì)控制，能夠得到顯著的節(jié)能效益。2通過(guò)持續(xù)的支術(shù)改造節(jié)能2.1繼續(xù)優(yōu)化原料氣結(jié)構(gòu)，探求節(jié)能新工藝隨著天然氣價(jià)格的不斷上漲，與越來(lái)越突出的供應(yīng)緊張問(wèn)題，公司繼續(xù)積極拓寬思路，尋求可能的替代原料，經(jīng)過(guò)慎密調(diào)研，確定了使用焦?fàn)t氣替代天然氣的方案，通過(guò)與華油集團(tuán)合作，開(kāi)發(fā)周邊焦?fàn)t氣（寧夏周邊烏海焦?fàn)t氣數(shù)量可觀，放空消耗過(guò)大，可

6、以回收190000m3/h),作為合成氨裝置造氣工號(hào)的原料氣，進(jìn)一步替代天然氣，2012年10月焦?fàn)t氣項(xiàng)目初步具備投用條件，進(jìn)行了初步的試車(chē)工作，造氣爐進(jìn)5000m3/h焦?fàn)t氣試燒成功，合成氨綜合能耗明顯降低，經(jīng)過(guò)工況分析，預(yù)計(jì)焦?fàn)t氣項(xiàng)目成功投用后，使用50000m3/h焦?fàn)t氣，合成氨綜合能耗將降低2.gj/噸氨，從價(jià)格上也極具優(yōu)勢(shì)，投用后將徹底改變天然氣緊張，冬季裝置逼迫停車(chē)維護(hù)的局面，可以說(shuō)是又一次尋求替代原料的巨大成功。2.2實(shí)現(xiàn)液氮洗工藝單元的尾氣回收2010年公司通過(guò)與合同化能源公司合作，進(jìn)行合成氨裝置液氮洗單元尾氣回收，此項(xiàng)改造是將液氮洗工藝單元作為鍋爐燃料氣含有效氣成分60%約7

7、000m3/h的工藝尾氣加壓后再送到造氣單元參與氨的合成，2012年成功投用，改造后每天節(jié)約天然氣消耗29495元，每天多產(chǎn)氨在30噸，尿素產(chǎn)量增加70噸，相對(duì)于鍋爐燃燒產(chǎn)生了更大的經(jīng)濟(jì)效益，尾氣中惰性氣氮?dú)庖沧鳛榘焙铣傻脑蠚獾玫接行Ю?，減少了co2的放空消耗（原尾氣中co送火炬、鍋爐燃燒放空），取得良好的環(huán)境效益。2.3增加微米級(jí)超細(xì)過(guò)濾器，改善甲醇洗運(yùn)行環(huán)境合成氨裝置造氣單元天然氣流程改造后，甲醇洗單元的部分換熱器結(jié)構(gòu)已不適應(yīng)天然氣流程的高效運(yùn)行，尤其是兩臺(tái)關(guān)鍵的換熱器(4115e10e9)表現(xiàn)最為突出，到2005年已出現(xiàn)無(wú)法有效運(yùn)行的情況，逼迫進(jìn)行性化學(xué)清洗，但運(yùn)行周期不到半年，尤其

8、不幸的是隨著化學(xué)清洗次數(shù)增加，換熱器接近報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，逼迫進(jìn)行更換，新的換熱器更換后仍然出現(xiàn)短期內(nèi)堵塞情況，為此公司考察了許多相關(guān)單位同類(lèi)裝置的運(yùn)行情況（目前同類(lèi)裝置純天然氣流程僅此一家），發(fā)現(xiàn)微米級(jí)濾網(wǎng)的應(yīng)用很有潛力，2011年經(jīng)過(guò)招標(biāo)，采購(gòu)了兩套微米級(jí)過(guò)濾裝置（一套5微米一套10微米），2012年2月成功投用，投用后過(guò)濾強(qiáng)度大幅增加，效果十分明顯，截止目前兩臺(tái)換熱器一直保持高效運(yùn)行,未發(fā)現(xiàn)明顯的換熱效率下降趨勢(shì)，運(yùn)行周期由不到半年，延長(zhǎng)到超過(guò)一年（目前巳運(yùn)行超過(guò)16個(gè)月），極大地保證了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行,其投入帶來(lái)了來(lái)預(yù)期的效益回報(bào)。2.4充分使用在線(xiàn)開(kāi)孔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行裝置隱患的在線(xiàn)消

9、除，尤其是高壓隱患，極具風(fēng)險(xiǎn)，多年來(lái)逼迫停車(chē)檢修的事例舉不勝數(shù)，近幾年公司積極與專(zhuān)業(yè)公司合作，引進(jìn)在線(xiàn)開(kāi)孔消漏，在線(xiàn)開(kāi)孔加閥技術(shù)，取得了了巨大的成功，在線(xiàn)開(kāi)孔消漏，就是在符合條件的隱患部位通過(guò)專(zhuān)業(yè)工具，打開(kāi)能夠有效控制的孔洞，將堵漏材料通過(guò)孔洞注入到泄漏部位，達(dá)到消除漏點(diǎn)的目的，最后從容關(guān)閉開(kāi)孔部位，公司先后進(jìn)行了變換工號(hào)鍋爐水高壓切斷閥填料泄漏消漏（不能在線(xiàn)更換，緊固無(wú)效），兩個(gè)合成塔高壓進(jìn)料閥填料泄漏消漏工作，取得了完全成功，保證了裝置的連續(xù)運(yùn)行。在線(xiàn)開(kāi)孔就是利用專(zhuān)業(yè)工具，在正在運(yùn)行的工藝管線(xiàn)上開(kāi)孔，增加甩頭閥門(mén)，將工藝介質(zhì)在線(xiàn)引出，合成氨裝置先后進(jìn)行了四大透平機(jī)組主冷凝器循環(huán)冷卻水管線(xiàn)的

10、在線(xiàn)開(kāi)孔，氨冷凍大型換熱器循環(huán)水管線(xiàn)的在線(xiàn)開(kāi)孔，使以上換熱器能夠?qū)崿F(xiàn)在線(xiàn)反沖洗，在線(xiàn)化學(xué)清洗，在線(xiàn)提高換熱效率，尤其是2011年循環(huán)水技術(shù)改造后，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，雜質(zhì)多換熱器容易堵塞，嚴(yán)重的影響了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，公司通過(guò)在線(xiàn)開(kāi)孔技術(shù)，穩(wěn)定了裝置的連續(xù)高效運(yùn)行。2.5從液氮洗工號(hào)抽液氮為甲酵洗工號(hào)提供冷量液氮洗工號(hào)冷箱板式換熱器進(jìn)行更換后，冷箱冷量富裕，為了維持裝置正常運(yùn)行，逼迫進(jìn)行液氮洗滌塔塔底污液氮排放，2010年經(jīng)過(guò)與兄弟單位進(jìn)行技術(shù)交流與技術(shù)分析，發(fā)現(xiàn)可以從冷箱抽出高純度液氮，從而實(shí)現(xiàn)將冷箱富裕冷量取出，減少排放損失，2011進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試驗(yàn)，取得成功，隨機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，通過(guò)甲醇洗工號(hào)氣

11、體氮管線(xiàn)，將冷箱富裕冷量補(bǔ)充到冷量緊張的甲醇洗工號(hào)，實(shí)現(xiàn)操作單元優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，節(jié)約氮?dú)馀欧?，?jīng)測(cè)算其冷量會(huì)使175m3/h循環(huán)甲醇的溫降為0.68,冷量補(bǔ)充量對(duì)甲醇洗系統(tǒng)平均溫降幅度有限，雖不能做為增加裝置負(fù)荷的決定依據(jù)（若要依此增加負(fù)荷，還需再補(bǔ)充2倍以上的冷量），但做為一種穩(wěn)定、優(yōu)化工況的手段，其效果是非常好，更為有利的是，為甲醇洗工號(hào)提供了可觀的冷量蓄積（夜間），為甲醇洗工號(hào)過(guò)高溫期（白天）提供了十分有利的保障(2011年6月23日夜間補(bǔ)液氮投用8:00甲醇洗系統(tǒng)溫度降到-19.5,6月24日間補(bǔ)液氮未投用8:00甲醇洗工號(hào)系統(tǒng)溫度只降到-16.9)。3、結(jié)語(yǔ)隨著裝置的運(yùn)行時(shí)間的增加，工藝設(shè)備技術(shù)同時(shí)取得進(jìn)步，操作經(jīng)驗(yàn)持續(xù)積累，為持續(xù)的裝置優(yōu)化、技術(shù)改造提供了有力的基礎(chǔ)，在舊的工藝包適應(yīng)新工藝、新流程的過(guò)程中，仍有許多改造、優(yōu)化的空間，如：進(jìn)一步使用煉廠(chǎng)干氣作為造氣單元的原料；隨著天然氣管網(wǎng)的提壓，造氣單元可