“一頭兩尾”模式合成氨(甲醇)裝置建設(shè)運行總結(jié)

高明林　張　超

(安徽昊源化工集團有限公司安徽阜陽236000)

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“一頭兩尾”模式合成氨(甲醇)裝置建設(shè)運行總結(jié)

高明林張超

(安徽昊源化工集團有限公司安徽阜陽236000)

1采用“一頭兩尾”模式的緣由

安徽昊源化工集團有限公司(以下簡稱昊源公司)投資20多億元，新增2臺Ф 2 800 mm×3 200 mm 航天爐粉煤加壓氣化裝置，配套2套合成氨系統(tǒng)。昊源公司多年來的發(fā)展屬滾動發(fā)展模式，最大的技改投資也只有3億元左右，長期發(fā)展雖說積累了豐富的項目運營管理經(jīng)驗，但對于新型合成氨工藝而言，一次性投資20億元以上，風(fēng)險較大。為此，提出了分兩步走戰(zhàn)略，即分別建設(shè)2套裝置，分期實施，減少項目對人員和資金的需求。因項目分兩期進行，在項目一期工程中，公用工程及一、二期項目布局均已成型，對項目二期的實施起到了很好的推動作用。在項目一期工程土建全部結(jié)束時，二期工程所有設(shè)備按一期工程的模式全部訂貨。

2013年4月13日，經(jīng)1年半的項目建設(shè)，一期工程全部投入運行，并一次性開車成功，24 h后生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，一期工程全部產(chǎn)氨。2013年8月，正當(dāng)全面開展二期項目建設(shè)時，國內(nèi)甲醇價格一路走高，市場行情看好，而與之相對應(yīng)的合成氨價格下滑，甚至跌至成本線以下。經(jīng)3個月的連續(xù)調(diào)研，最終決定在原產(chǎn)合成氨工藝的基礎(chǔ)上新增1套低壓甲醇合成裝置，二期工程于2014年4月23日全面投入運行，實現(xiàn)“一頭兩尾”模式，靈活應(yīng)對市場，既可產(chǎn)氨也可產(chǎn)醇，同時新增甲醇也為產(chǎn)品多元化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2二期工程項目實施

二期工程在項目建設(shè)時，充分考慮彌補一期工程的不足，優(yōu)化工藝配置，合理進行工藝配管的改造。為滿足既可產(chǎn)氨又可產(chǎn)醇的工藝流程，新增部分設(shè)備及部分連通管線，保證了產(chǎn)氨時可在線切換產(chǎn)醇，產(chǎn)醇時也可在線切換產(chǎn)氨；同時，保證切出的裝置處于安全保護狀態(tài)。二期工程工藝流程見圖1。

2.1項目工段內(nèi)的局部改造

2.1.1氣化工段

原設(shè)計2臺氣化爐共用1套灰水處理系統(tǒng)。為防止因灰水公用系統(tǒng)在1臺裝置出問題而造成雙系統(tǒng)停車，同時也為了簡化系統(tǒng)操作，防止因操作不慎而造成雙系統(tǒng)水循環(huán)工藝波動，進而保證裝置的穩(wěn)定運行，現(xiàn)將灰水系統(tǒng)分開，并新增1套灰水系統(tǒng)。

圖1　二期工程工藝流程

2.1.2變換系統(tǒng)

二期工程變換系統(tǒng)采用可控水移熱等溫變換技術(shù)，運行效果較為理想。該系統(tǒng)原設(shè)計為生產(chǎn)合成氨深度變換系統(tǒng)，在項目設(shè)計時，為保證CO深度變換，設(shè)置2臺串聯(lián)Ф 3 800 mm等溫變換爐即可滿足深度變換要求；經(jīng)計算，1臺等溫變換爐即可滿足淺度變換生產(chǎn)甲醇要求。根據(jù)生產(chǎn)要求，二期工程變換系統(tǒng)既可適應(yīng)于生產(chǎn)合成氨，也可適應(yīng)于生產(chǎn)甲醇，即對原變換工藝進行改造，局部增設(shè)了設(shè)備及工藝管線，具體改造內(nèi)容：①在1#汽水分離器前增設(shè)廢熱鍋爐，降低進變換爐的水汽比，以調(diào)整變換出口氣中CO含量；②增設(shè)2#變換爐副線，并增設(shè)系統(tǒng)閥門，可在線切換；③改造水系統(tǒng)，保證生產(chǎn)氨或甲醇時系統(tǒng)熱能利用充分；④增設(shè)水解槽，解決生產(chǎn)甲醇時由于變換系統(tǒng)有機硫轉(zhuǎn)化不足的問題。改造后變換系統(tǒng)工藝流程見圖2。

2.1.3低溫甲醇洗系統(tǒng)

低溫甲醇洗系統(tǒng)采用傳統(tǒng)八塔流程，后配液氮洗工藝，出低溫甲醇洗系統(tǒng)的凈化氣中φ(CO2)控制在20×10-6以下。生產(chǎn)甲醇時，需要出低溫甲醇洗系統(tǒng)的凈化氣中φ(CO2)控制在3.0%，總硫體積分數(shù)控制在<0.1×10-6。由于生產(chǎn)氨與甲醇對低溫甲醇洗出塔凈化氣的成分要求不同，故在原設(shè)計的基礎(chǔ)上對低溫甲醇洗系統(tǒng)的部分工藝管線進行改造：①增設(shè)CO2吸收塔下段的液相近路管線，通過減少其下段的液相負荷，來提高出塔凈化氣中的CO2含量；②增設(shè)CO2吸收塔的氣相近路管線，通過脫硫塔脫硫后的部分氣體不經(jīng)過CO2吸收塔，與經(jīng)過CO2吸收塔的部分凈化氣進行混合，使出系統(tǒng)的凈化氣滿足生產(chǎn)甲醇的需要；③由于生產(chǎn)甲醇時對凈化氣中的總硫含量要求比較嚴格，故在低溫甲醇洗系統(tǒng)去低壓甲醇系統(tǒng)的凈化氣管線上增設(shè)1臺精脫硫槽。

2.2新增低壓甲醇合成及甲醇精餾系統(tǒng)

二期工程低壓氨合成系統(tǒng)采用南京國昌化工科技有限公司的氨合成技術(shù)，最終確定甲醇合成壓縮機、循環(huán)機均采用往復(fù)式壓縮機，甲醇合成塔為Ф 3 200 mm板式水冷塔，操作壓力為5.5 MPa。甲醇精餾系統(tǒng)由航天長征化學(xué)工程股份有限公司蘭州分公司負責(zé)工程設(shè)計、制訂項目推進時間表，及時進行長周期設(shè)備的采購。經(jīng)過三方的通力配合，該項目于2014年6月24日投運。

3由產(chǎn)氨改產(chǎn)甲醇的操作要點

(1) 先將變換系統(tǒng)水解槽用系統(tǒng)變換氣升溫至180 ℃，變換系統(tǒng)進口廢熱鍋爐用蒸汽升溫正常，廢熱鍋爐管程用氮氣置換合格，再用粗煤氣充壓至變換系統(tǒng)的壓力；低壓甲醇合成塔用蒸汽升溫正常。

(2) 將由液氮洗系統(tǒng)送往氨合成系統(tǒng)的合成氣切掉放空，停氨合成系統(tǒng)；開低溫甲醇洗系統(tǒng)的開車管線，低溫甲醇洗系統(tǒng)出口放空，停液氮洗系統(tǒng)。

(3) 關(guān)閉變換系統(tǒng)蒸汽加入閥，開變換系統(tǒng)進口廢熱鍋爐的粗煤氣進、出口閥門，將廢熱鍋爐帶入系統(tǒng)；打開2#變換爐副線閥門，關(guān)閉2#變換爐進、出口閥門，將2#變換爐切出系統(tǒng)；打開水解槽進、出口閥門，關(guān)閉水解槽近路閥，將水解槽帶入系統(tǒng)。

圖2　改造后變換系統(tǒng)工藝流程

(4) 利用廢熱鍋爐粗煤氣的主、副線閥門的調(diào)節(jié)，降低粗煤氣溫度，提高變換出口CO含量，以滿足生產(chǎn)甲醇的需要。

(5) 低溫甲醇洗系統(tǒng)開CO2吸收塔近路閥，適當(dāng)減少甲醇循環(huán)量，調(diào)節(jié)低溫甲醇洗系統(tǒng)凈化氣中的CO2和總硫含量，以滿足生產(chǎn)甲醇的要求。將凈化氣導(dǎo)入低壓甲醇合成系統(tǒng)，完成產(chǎn)氨改產(chǎn)甲醇的運行。

4由產(chǎn)甲醇改產(chǎn)氨的操作要點

(1) 將變換系統(tǒng)2#變換爐升溫充壓正常，液氮洗系統(tǒng)降溫積液結(jié)束，氨合成系統(tǒng)用一期工程合成氣升溫正常。

(2) 低溫甲醇洗系統(tǒng)向低壓甲醇合成系統(tǒng)停送凈化氣，凈化氣甲醇洗崗位放空。

(3) 變換系統(tǒng)開2#變換爐進、出口閥，關(guān)近路閥，將2#變換爐帶入系統(tǒng)；開變換系統(tǒng)進口廢熱鍋爐近路閥，關(guān)廢鍋的進、出口閥門，將廢熱鍋爐切出系統(tǒng)；開水解槽近路閥，關(guān)水解槽進、出口閥門，將水解槽切出系統(tǒng)；開變換系統(tǒng)蒸汽加入閥，用蒸汽加入量來調(diào)整變換氣出口CO含量，以滿足生產(chǎn)合成氨的需要。

(4) 將低溫甲醇洗系統(tǒng)凈化氣中φ(CO2)降至<20×10-6，液氮洗系統(tǒng)導(dǎo)氣；待液氮洗系統(tǒng)出口氣中CO微量合格后，向氨合成系統(tǒng)送氣，完成產(chǎn)甲醇改產(chǎn)合成氨的運行。

5結(jié)語

昊源公司航天爐二期工程采用“一頭兩尾”模式，是因市場變化而采取的應(yīng)對措施，經(jīng)實踐證明，此方案是可行的。雖然投資增加6 000萬元左右，但能使企業(yè)根據(jù)甲醇、氨市場行情的變化，靈活地進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。

(收稿日期2015-09-02)