合成氨裝置變換運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及對策

袁慧萍 ， 孫建余

(安徽晉煤中能化工股份有限公司 ， 安徽 臨泉　236400)

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合成氨裝置變換運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及對策

袁慧萍 ， 孫建余

(安徽晉煤中能化工股份有限公司 ， 安徽 臨泉236400)

摘要：通過對工藝和設(shè)備的不斷優(yōu)化和改進(jìn)，安徽晉煤中能化工股份有限公司航天爐粉煤氣化變換系統(tǒng)的運(yùn)行周期和穩(wěn)定性不斷提高，從工藝和設(shè)備改造兩方面對變換系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)問題進(jìn)行解決。

關(guān)鍵詞：航天爐變換 ； 長周期穩(wěn)定運(yùn)行 ； 工藝改造

0前言

安徽晉煤中能化工股份有限公司(以下簡稱晉煤中能公司)二期200 kt/a合成氨裝置于2009年開工建設(shè)，2011年12月開始系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)試車，2012年1月4日投料運(yùn)行至今。該裝置采用航天爐加壓粉煤氣化技術(shù)制氣、一氧化碳耐硫變換、低溫甲醇洗脫硫脫碳及液氮洗精制，氨合成系統(tǒng)。

1變換系統(tǒng)

根據(jù)甲醇和合成氨生產(chǎn)工藝中對變換深度要求的不同，晉煤中能公司二期合成氨裝置變換系統(tǒng)采用QDB系列催化劑高水汽比耐硫深度變換工藝，將含CO體積分?jǐn)?shù)高達(dá)64%(干基)的粗煤氣依次通過4臺變換爐進(jìn)行深度變換，通過調(diào)節(jié)催化劑裝填量和合理分配變換爐上、下段氣量來控制變換爐爐溫，使變換氣中CO體積分?jǐn)?shù)≤0.8%(干基)，滿足了700 t/d合成氨裝置的工藝要求。流程中設(shè)有多臺換熱器和廢熱鍋爐對熱量進(jìn)行回收利用。

2存在問題

①粗煤氣中夾帶的大量粉塵，進(jìn)入變換系統(tǒng)后，粉塵沉積于設(shè)備管道及變換爐中，變換崗位的系統(tǒng)阻力也逐月逐年地增加，2013年最高時(shí)達(dá)540 kPa，其中變換系統(tǒng)進(jìn)口處一臺氣液分離器S2001阻力最高時(shí)達(dá)到40 kPa。在一次停車檢修期間，檢查S2001絲網(wǎng)里面，發(fā)現(xiàn)絲網(wǎng)已經(jīng)嚴(yán)重堵塞，其排液閥更是在運(yùn)行中經(jīng)常性出現(xiàn)堵塞需要維修工清理，否則在遇到粗煤氣發(fā)生帶水現(xiàn)象時(shí)，排液閥無法進(jìn)行排水，易發(fā)生變換爐帶水事故。

②氣化裝置灰水系統(tǒng)易結(jié)垢，調(diào)查原因其中之一是變換崗位分離器S2002、S2003分離的冷凝液中NH3-N含量高，電導(dǎo)率超過5 000 mS/cm，將分離出來的冷凝液再送到變換汽提塔，將溶解在冷凝液中的NH3和CO2解吸出來后送往氣化崗位除氧槽。由于氣化崗位除氧槽設(shè)置在渣水處理框架，離地面約30 m高，這條輸水管線送往氣化需要經(jīng)過管廊幾個(gè)拐角，有近200 m遠(yuǎn)，輸送管線長，阻力大，變換汽提塔壓力需要控制在0.6 MPa才能將冷凝液送往氣化裝置除氧槽。由于汽提塔壓力控制高，溶解在冷凝液中的NH3和CO2在汽提塔中不易解吸出來，或是解吸不完全，造成冷凝液堿度偏高，送往氣化除氧槽后引起了氣化裝置灰水系統(tǒng)結(jié)垢速率加快，影響了氣化裝置穩(wěn)定運(yùn)行。

3整改措施

①為了穩(wěn)定生產(chǎn)，保證變換系統(tǒng)安全運(yùn)行，針對出現(xiàn)的問題，調(diào)整了對工藝和設(shè)備的不斷優(yōu)化和改進(jìn)，在2013年11月檢修期間采取了對阻力大的幾臺設(shè)備包括脫毒槽R2005、1#噴水凈化器S2005、2#噴水凈化器S2006、3#變換爐R2003進(jìn)行技改：將1#變換爐前脫毒槽R2005內(nèi)吸附劑QXB-1進(jìn)行更換，由原先的16 m3更換減少為12 m3，阻力由70kPa降為20 kPa。更換噴水凈化器S2005、S2006內(nèi)瓷球，改裝填Φ25不銹鋼鮑爾環(huán)填料，阻力由40 kPa降到10 kPa以下。

由于噴水凈化器內(nèi)瓷球粉化，粉末帶進(jìn)3#變換爐R2003、R2003阻力上升到120 kPa。為此，在停車期間扒出3#變換爐催化劑，過篩除塵重裝，清理積灰，對催化劑支撐由原來的支撐梁改用格柵篦子板支撐，擴(kuò)大集氣盒孔眼由6 mm擴(kuò)大到8 mm等，阻力由停車前的150 kPa降為20 kPa；針對變換系統(tǒng)進(jìn)口的氣液分離器S2001易積灰，絲網(wǎng)堵塞，阻力大的問題，則另外配置一股高壓水(管道DN25 mm，水溫240 ℃，流量1.0 m3/h)對S2001進(jìn)行噴淋，這路水一方面起到了清洗粗煤氣灰塵的作用，另一方面對粗煤氣也起到增濕升溫的作用，提高了入變換爐氣體的汽氣比，節(jié)約了變換外加蒸汽量，運(yùn)行至今，效果良好，S2001的阻力一直穩(wěn)定在10 kPa左右。2013年變換系統(tǒng)改造前后阻力見表1。

表1　2013年改造前后變換系統(tǒng)阻力　　　　　　　　　　　　　　　kPa

進(jìn)入2015年后，因?yàn)樽儞Q催化劑使用壽命進(jìn)入后期，變換爐阻力有所增長，系統(tǒng)阻力一直穩(wěn)定在320 kPa左右。

在原有設(shè)備基礎(chǔ)上，2014年6月變換系統(tǒng)新增1臺汽提塔和1臺冷凝液增壓泵(在汽提塔底部)。將冷凝液中的NH3和CO2在低壓(100 kPa)下解吸完全，冷凝液水質(zhì)合格后，通過增壓泵將冷凝液送往氣化裝置除氧槽。為了確保增壓泵穩(wěn)定運(yùn)行，將汽提塔內(nèi)溫度控制在100 ℃以下，管徑由原來的50 mm擴(kuò)大至80 mm， 避免其產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。改造前后變換冷凝液和氣化崗位灰水水質(zhì)見表2。

表2　改造前后變換冷凝液和氣化灰水水質(zhì)

4改造后效益

變換系統(tǒng)經(jīng)改造后，降低了變換阻力，低溫甲醇洗系統(tǒng)的進(jìn)口壓力由原來2.6 MPa提高至2.8 MPa以上，提高了甲醇的吸收能力，吸收甲醇循環(huán)量由230 m3/h降至220 m3/h，由于吸收甲醇循環(huán)量的降低，減少了低溫甲醇洗系統(tǒng)冷量的損失，降低了低溫甲醇洗崗位噸氨甲醇消耗，同時(shí)降低了低溫甲醇洗系統(tǒng)各泵的動(dòng)力消耗。

由于變換阻力的降低，液氮洗系統(tǒng)出口合成氣壓力由2.4 MPa提高至2.55 MPa，降低了合成汽輪機(jī)的蒸汽消耗，蒸汽消耗由原來31 000 kg/h降至29 000 kg/h，經(jīng)濟(jì)效益明顯。按全年320 d有效生產(chǎn)時(shí)間、4.9 MPa蒸汽成本按150元/t計(jì)，全年可節(jié)約資金230.4萬元。2013年技改開車滿負(fù)荷生產(chǎn)后，變換系統(tǒng)阻力<240 kPa，達(dá)到了改造預(yù)期目的。技改后運(yùn)行至今，僅在2015年7月對脫毒槽吸附劑重新進(jìn)行更換，變換催化劑使用壽命進(jìn)入后期，變換爐阻力增長慢，系統(tǒng)阻力一直都穩(wěn)定在320 kPa左右，為合成氨裝置系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

作者簡介：袁慧萍(1977-)，女，助理工程師，從事生產(chǎn)設(shè)備管理工作，電話：15055833899。

收稿日期：2015-10-31

中圖分類號：TQ050.7

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1003-3467(2015)12-0048-02