國產(chǎn)化大化肥工藝?yán)淠夯厥辗椒ǖ母倪M(jìn)及指標(biāo)優(yōu)化

許承寶，安建喜

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

寧夏石化公司年產(chǎn)45×104t合成氨裝置是寰球設(shè)計(jì)院自主設(shè)計(jì)技術(shù)，生產(chǎn)工藝為天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法，變換液經(jīng)過除鹽水、脫碳再沸器、鍋爐給水換熱器換熱后在脫碳入口分離罐（V1603）內(nèi)將冷凝液分離。這些冷凝液在汽提塔中利用4.8 MPa的蒸汽進(jìn)行汽提，達(dá)標(biāo)的冷凝液經(jīng)除鹽水裝置處理后重新作為合格的除鹽水利用。其流程為：低變氣進(jìn)入脫碳工序，經(jīng)第一鍋爐給水預(yù)熱器（E1503）、再沸器（E1601）和第二脫鹽水加熱器（E1609）換熱，冷凝的水蒸氣（約 65 t/h）在分離器（V1603）分離后，用泵（P1501A/B）送至汽提塔（C1501）；冷凝液從塔的上部進(jìn)入與塔下部進(jìn)入的4.8 MPa的蒸汽（390℃）逆流接觸，塔頂逸出的副產(chǎn)物及蒸汽送入一段轉(zhuǎn)化爐重新轉(zhuǎn)化，底部流出的冷凝液送除鹽水裝置，處理后作為鍋爐給水。寧夏石化公司化肥三廠國產(chǎn)化合成氨裝置于2018年4月26日第一次投料試車到5月30日停車檢修期間運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)負(fù)荷在75%時(shí)C1501出口冷凝液電導(dǎo)易超出20 mg/cm2，脫鹽水裝置能夠接受的最高電導(dǎo)指標(biāo)為20 mg/cm2，這樣造成大量工藝?yán)淠和馀?，這套國產(chǎn)化大化肥設(shè)計(jì)時(shí)脫鹽水裝置就存在制水偏低的缺陷，最終導(dǎo)致裝置脫鹽水緊缺。在Kellogg合成氨工藝中裝置在開、停車過程時(shí)工藝?yán)淠褐笜?biāo)無法保證只能排入公司事故水池后經(jīng)過處理外排，導(dǎo)致大量水外排增加了環(huán)保壓力。

1 國產(chǎn)化大化肥工藝?yán)淠合到y(tǒng)相比Kellogg工藝?yán)淠合到y(tǒng)操作方法的改進(jìn)

國產(chǎn)化大化肥合成氨裝置工藝?yán)淠合到y(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)工藝?yán)淠涸陂_、停車期間能達(dá)標(biāo)回收到脫鹽水裝置，達(dá)到開、停車期間轉(zhuǎn)化工段實(shí)現(xiàn)零排放，在Kellogg合成氨工藝?yán)淠毫鞒袒A(chǔ)上增加了一股鍋爐給水泵來的補(bǔ)水線，實(shí)現(xiàn)停車時(shí)晚停汽提塔，開車時(shí)先開汽提塔。停車時(shí)在脫碳系統(tǒng)切除后汽提塔繼續(xù)通蒸汽直至工藝?yán)淠悍蛛x器無液位后再切汽提塔，同時(shí)補(bǔ)入一股鍋爐給水來維持汽提塔液。將去汽提塔的中壓蒸汽閥（FV1519）及前、后截止閥關(guān)閉，同時(shí)慢開汽提塔放空閥，切斷一段爐的汽提蒸汽，泄塔內(nèi)壓力，停工藝?yán)淠罕?。在這種情況下，工藝?yán)淠阂恢碧幱谄釥顟B(tài)，工藝?yán)淠翰粫?huì)超標(biāo)，與開車相比較，操作起來相對容易。開車時(shí)在系統(tǒng)加空氣后就可以利用補(bǔ)水線對汽提塔建立液位，然后通入蒸汽使汽提塔升溫、升壓，用蒸汽閥（FV1519）控制升溫、升壓速率，待升溫、升壓合格后逐漸關(guān)閉放空閥（PIC1511）將汽提塔提前串入系統(tǒng)，此時(shí)汽提塔內(nèi)加入的蒸汽量大約10 t/h，補(bǔ)入的鍋爐水按照正常流程送入脫鹽水裝置。隨著脫碳系統(tǒng)導(dǎo)氣進(jìn)度加大汽提塔蒸汽量，脫碳分離罐（V1603）有液位后啟動(dòng)（P1501）將冷凝液引至C1501。然后根據(jù)工藝?yán)淠合到y(tǒng)出口在線電導(dǎo)表指示，開大FV1519增加蒸汽量，確保工藝?yán)淠褐笜?biāo)合格。開車過程中有關(guān)數(shù)據(jù)（見表1）。

表1 開車過程中有關(guān)數(shù)據(jù)

2 工藝?yán)淠合到y(tǒng)工藝現(xiàn)狀

工藝?yán)淠合到y(tǒng)于2018年4月27日10∶00開車正常，18：00系統(tǒng)負(fù)荷加到75%過程中C1501出口冷凝液電導(dǎo)隨之上升，崗位人員將蒸汽量加到設(shè)計(jì)流量25 t/h后電導(dǎo)指標(biāo)下降到15 μs/cm以下。到裝置運(yùn)行5月30日停車檢修之前工藝?yán)淠弘妼?dǎo)時(shí)有超標(biāo)現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)造成脫鹽水裝置無法回收冷凝液而改為排放，導(dǎo)致脫鹽水儲(chǔ)罐液位下降較快。確保工藝?yán)淠褐笜?biāo)的目的主要是防止脫鹽水混床失效，造成冷凝液無法處理后大量水排至事故水池，導(dǎo)致脫鹽水緊缺。

3 原因查找

由于汽提塔的蒸汽量一直保持在設(shè)計(jì)流量25 t/h，C1501出口冷凝液電導(dǎo)時(shí)有超指標(biāo)現(xiàn)象，這說明確實(shí)存在問題，從工藝的如下幾個(gè)方面查找原因。

3.1 轉(zhuǎn)化水碳比控制問題

系統(tǒng)負(fù)荷在50%時(shí)轉(zhuǎn)化水碳比控制4.5～5.0，隨著負(fù)荷的升高水碳比的控制也隨之降低，當(dāng)負(fù)荷到75%時(shí)水碳比應(yīng)控制到正常設(shè)計(jì)值3.1，而崗位人員為了確保轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的安全運(yùn)行往往將轉(zhuǎn)化水碳比控制在3.5～4.0使得轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、變換系統(tǒng)的水碳比、水汽比過剩，導(dǎo)致工藝?yán)淠旱牧窟_(dá)到75 t/h，超出設(shè)計(jì)流量15 t/h。造成汽提塔超負(fù)荷運(yùn)行，出口電導(dǎo)超標(biāo)。說明工藝?yán)淠合到y(tǒng)汽提塔超負(fù)荷運(yùn)行是導(dǎo)致汽提塔出口指標(biāo)不合格的原因之一。

3.2 汽提塔壓力波動(dòng)問題

在開車期間或者大幅度加負(fù)荷時(shí)汽提塔壓力波動(dòng)較大，C1501出口工藝?yán)淠旱碾妼?dǎo)隨著壓力波動(dòng)變化較大，同時(shí)由于合成系統(tǒng)處于停車狀態(tài)工藝氣在甲烷出口放空，其放空壓力設(shè)定一般在2.8 MPa造成轉(zhuǎn)化系統(tǒng)壓力較低使得汽提塔汽提效果較差，2018年5月22日夜班C1501出口工藝?yán)淠弘妼?dǎo)長時(shí)間維持在21 μs/cm，造成脫鹽水裝置無法回收此股冷凝液，而導(dǎo)致脫鹽水儲(chǔ)罐液位下降較快脫鹽水緊缺，為了維持脫鹽水儲(chǔ)罐的液位脫鹽水裝置強(qiáng)行將其回收。白班接班后排查電導(dǎo)高的原因發(fā)現(xiàn)汽提塔入口水量63 t/h；出口溫度245℃；液位45%；頂部壓力3.0 MPa，各項(xiàng)參數(shù)基本都在控制范圍內(nèi)，在技術(shù)員的指導(dǎo)下將甲烷化出口壓力由2.8 MPa提到3.0 MPa，此時(shí)汽提塔頂部壓力逐漸上漲到3.4 MPa，汽提塔出口冷凝液電導(dǎo)也開始下降最終降到了13.5 μs/cm。說明工藝?yán)淠合到y(tǒng)汽提塔壓力低是導(dǎo)致汽提塔出口指標(biāo)不合格的原因之一。

3.3 低變床層溫度問題

轉(zhuǎn)化工段系統(tǒng)負(fù)荷維持在75%運(yùn)行時(shí)低變?nèi)肟跍囟瓤刂圃?95℃左右，床層溫度在215℃，經(jīng)過觀察床層溫度由210℃到215℃變化時(shí)關(guān)于冷凝液出口電導(dǎo)沒有異常變化。因此低變床層溫度的變化對工藝?yán)淠旱碾妼?dǎo)影響不大。

4 解決的辦法

工藝針對水碳比控制過高和汽提塔壓力控制偏低是造成工藝?yán)淠合到y(tǒng)出口電導(dǎo)超標(biāo)的原因，在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)及工藝?yán)淠合到y(tǒng)其他指標(biāo)合格的情況下將水碳比控制在3.1～3.3，同時(shí)將工藝氣導(dǎo)入后系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要求將系統(tǒng)壓力提高到設(shè)計(jì)值以確保汽提塔的壓力，并規(guī)范了操作要求解決了由于汽提塔冷凝液電導(dǎo)高而導(dǎo)致除鹽水不能回收此股水造成的除鹽水緊缺問題。

5 總結(jié)

（1）通過汽提塔操作的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了開、停車階段工藝?yán)淠旱倪_(dá)標(biāo)回收，不僅降低了合成氨的生產(chǎn)成本，減小了污水處理的壓力，也有利于環(huán)保。

（2）通過以上工藝?yán)淠合到y(tǒng)出口電導(dǎo)超標(biāo)的原因分析，得出水碳比控制過高、汽提塔壓力控制偏低是造成C1501出口冷凝液指標(biāo)不合格的真正原因。