氨離心壓縮機組運行優(yōu)化總結(jié)

方勇進 劉成（河南龍宇煤化工有限公司 河南 永城 476600）

河南龍宇煤化工有限公司年產(chǎn)50 萬噸甲醇項目， 采用SHEII 粉煤加壓氣化工藝、魯奇低溫甲醇洗氣體凈化工藝，其中與低溫甲醇洗配套的制冷工藝為氨壓縮制冷。 該套氨冰機驅(qū)動機為帶有一定反動度的單缸冷凝式汽輪機， 額定功率7065KW，額定轉(zhuǎn)速6713r/min，驅(qū)動蒸汽8.83MPa，排汽壓力0.01MPa。壓縮機采用雙缸、三段、中間補氣、二次中間冷卻、14 級葉輪壓縮。

該套氨壓縮機組不僅滿足低溫甲醇洗裝置所需的冷量需求，同時還為空分裝置提供冷量。

一、 流程簡介和設(shè)備介紹

1、流程簡介

來自低溫甲醇洗裝置-40℃級氣氨 （0.0721MPa （A）,35600Nm3/h）進入氨壓機一段入口分離器S28001，分離液體后，進入氨壓機K28001 的一段經(jīng)8 級壓縮到0.482MPa（A），然后出壓縮機進入中間冷卻器E28001 管程， 被殼程的循環(huán)水冷卻到40℃左右，再進入K28001 的二段入口。

來自低溫甲醇洗裝置和空分裝置的4℃級氣氨（0.49MPa（A）,15600Nm3/h）進入氨壓機二段入口分離器S28002，分離液體后，進入氨壓機K28001 的第二段入口，與一段來的氣氨混合后經(jīng)二段3 級壓縮到0.85MPa（A）左右，然后出氨壓機的第二段，進二段冷卻器管程E28002， 被殼程的循環(huán)水冷卻到40℃左右，再進入氨壓機的第三段經(jīng)3 級壓縮，壓力達到1.7MPa（A）左右，被壓縮的氣氨進入氨冷凝器的殼層被管程的循環(huán)水冷卻冷凝，冷凝下來的液氨（40℃左右）進入液氨槽。

出液氨槽的液氨，大部分去低溫甲醇洗裝置進一步深冷，然后作-40℃級制冷劑用，節(jié)流后蒸發(fā)的-40℃級氣氨進入氨壓機的一段入口分離器完全成循環(huán)； 另外有一部分液氨去低溫甲醇洗裝置作4℃級制冷劑用，4℃氣氨返回氨壓機的第二段入口分離器，完成其制冷循環(huán)；在夏季，還有一部分液氨去空分裝置作4℃級制冷劑用，4℃級氣氨返回氨壓機的第二段入口分離器，完成其制冷循環(huán)。

氨壓縮機組工藝簡圖如下：

2、設(shè)備簡介

氨壓機組型號為MCL808＋2MCL806， 是一種多級離心壓縮機；汽輪機型號NK32/37/16，是帶有一定反動度的單缸冷凝式汽輪機；氨壓機的高低壓缸軸端密封均為串聯(lián)干氣密封，干氣密封是一種新型的無接觸軸封，與其它密封相比，干氣密封具有泄漏量少，磨損小，壽命長，能耗低，操作簡單可靠，維修量低，被密封的流體不受油污染等特點， 但在干氣密封投運初期需要外部潔凈的氮氣作為一級密封氣的氣源， 這樣易造成工藝系統(tǒng)中的氮氣含量上升。

二、冷凍系統(tǒng)存在的問題：

1、在機組開停車時，干氣密封氣的氣源切換時，大量惰性氣體會進入氨系統(tǒng)累積。 由于機組本身流程和設(shè)備配置的限制，氨壓機在開車過程中需用高壓氮氣作為干氣密封的氣源， 直至機組出口壓力達到干氣密封要求后方可切換為壓縮機出口工藝氣。 造成大量氮氣在系統(tǒng)內(nèi)的累積，開車過程中需用氨氣置換系統(tǒng)內(nèi)氮氣，在置換過程中有大量氨氣隨氮氣一塊放空，造成大量氨損失，增加了生產(chǎn)成本的同時還污染了環(huán)境。

2、壓縮機在正常運行時由于一段入口為負壓，會有少量空氣進入系統(tǒng)。 隨著運行時間的累積，這部分氣體也逐漸積累，加重壓縮機的負荷，造成三段出口壓力超標。 不僅浪費了蒸汽，造成能耗的增加，還由于一段入口進入的氧氣，造成設(shè)備的腐蝕，同時也是極大的安全隱患。

3、氨冷卻器循環(huán)水量不足，造成夏季氨冰機超負荷運行。 根據(jù)現(xiàn)場實際測量， 在夏季循環(huán)水上回水閥全開時氨冰機氨冷卻器循環(huán)水流量為650m3/h，與設(shè)計值的972m3/h 偏小甚多；此時上水溫度為31℃， 回水溫度為45℃， 上回水溫差比設(shè)計值高較多；三段出口壓力偏高，普遍在1.65 MPa 以上，最高達1.84MPa。循環(huán)水流量的不足,造成氨冰機入口壓力偏高，不能滿足低溫甲醇洗系統(tǒng)的冷量需求，制約甲醇滿負荷生產(chǎn)。

三、 改造方案

1、增加一套排惰氣裝置，分別由氨冷分離器、溫度調(diào)節(jié)閥、壓力調(diào)節(jié)閥組成。 流程如下：從氨貯槽引一股含惰氣混合氣至氨冷器進行降溫液化，冷量由氨貯槽引出的液氨氣化來提供，冷卻后氣體進入氨冷分離器上部的分離器用以分離出氣體中夾帶液氨，分離下來的液氨去一段分離器，惰性氣體排放至氨火炬。

2、 在氨冷器E28041 循環(huán)水上水管線增加兩臺管道泵，提高氨冷器冷卻水量。

改造如圖所示：

四、 改造后效果

1、 改造前后的運行數(shù)據(jù)對比和消耗參數(shù)對比

序號 項 目 改造前 改造后1 氨儲槽中惰氣含量，% 15～36.5 5～12 2 氨冰機出口壓力，MPa 1.60～1.84 1.55～1.75 3 氨冰機開停車液氨消耗，t/h 5～8 1～2 4 汽輪機耗高壓蒸汽量，t/h 23～25.5 21.5～24

4.2 從投運前后的數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，氨冰機系統(tǒng)排惰氣裝置解決了惰氣漏入氨系統(tǒng)后如何排放的問題； 增加循環(huán)水管道泵的改造解決了氨冷器循環(huán)水量不足的問題， 通過改造不僅大大減少了氨耗，同時降低汽輪機蒸汽耗量，整個系統(tǒng)負荷得到緩解，收到了很好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益；

五、存在問題及進一步改進措施

1、存在問題

（1）氨冰機排惰氣改造基本解決了系統(tǒng)開停車過程中，氨放空量大的問題， 但由于排惰氣裝置主要使用冷卻冷凝回收氣氨的方式，當氨冰機系統(tǒng)緊急停車（或超壓時）排放的氨氣量較大，排惰氣回收系統(tǒng)不能夠及時回收大量的氣氨， 會造成部分氨氣的放空。

（2） 其次氨冰機干氣密封在開停車時使用氮氣密封是系統(tǒng)惰氣增加的源頭，此問題依然存在。

2、改進措施

（1）增加氨氣的噴淋吸收裝置，改變氨氣回收的處理方式，由間接冷卻回收，變?yōu)橹苯游眨梢杂行У亟鉀Q氨氣排放污染的問題。

（2）增加一套干氣密封增壓裝置，在系統(tǒng)開停車過程中直接使用增壓后的氣氨做干氣密封的密封氣， 從源頭上切斷氨系統(tǒng)進入惰性氣體的途徑。

[1] 時陽，制冷技術(shù)，北京：中國輕工業(yè)出版社，2007

[2] 繆道平，吳業(yè)正主編，制冷壓縮機（第二版），北京：機械化工出版社，2001

[3] 楊卯暉，離心式壓縮機冷凍工藝流程設(shè)計中的一些問題的探討[J],小氮肥，第30 卷，第7 期，2011 年7 月24-27