氨醇優化合成系統改造運行小結

王海霞(太原理工大學 山西太原030000)

1 改造前工藝狀況

1.1 合成氨一分廠

山西陽煤豐喜肥業(集團)有限責任公司臨猗分公司合成氨一分廠有1#，2#和3#系統，造氣系統共有27臺固定層間歇造氣爐，造氣原料采用陽泉塊煤和煤棒。

1#系統合成氨產能由150 kt/a擴至200 kt/a，半水煤氣脫硫、半水煤氣變換、變換氣脫硫、變換氣脫碳系統分別采用栲膠脫硫、2.0 MPa耐硫全低變、DDS脫硫和NHD脫碳工藝，合成系統采用雙甲合成工藝。合成系統由湖南安淳高新技術有限公司承建，工作壓力為23.2 MPa，氨合成塔采用三軸兩徑結構的IIIJD型Φ1 400 mm合成塔及矮胖形Φ1 000 mm合成塔，醇化裝置采用三軸兩徑結構的IIIJD型Φ1 400 mm醇化塔，烷化裝置采用二軸一徑Φ1 200 mm烷化塔。

2#系統合成氨產能為80 kt/a，半水煤氣脫硫、半水煤氣變換、變換氣脫硫、變換氣脫碳系統分別采用栲膠脫硫、0.8 MPa耐硫全低變、DDS脫硫和變壓吸附(PSA)脫碳工藝，合成系統采用26.5 MPa雙甲合成工藝(Φ800 mm烷化塔及醇化塔，Φ1 000 mm和Φ600 mm氨合成塔)。

3#系統合成氨產能150 kt/a，半水煤氣脫硫、半水煤氣變換、變換氣脫硫、變換氣脫碳系統分別采用栲膠脫硫、0.8 MPa耐硫全低變、DDS脫硫和NHD脫碳工藝，合成系統采用銅洗聯產甲醇工藝(Φ1 000 mm甲醇合成塔)，有25.5 MPa三軸一徑結構Φ1 200 mm合成系統和25.5 MPa矮胖形單管并流結構Φ1 000 mm合成系統各1套。

1.2 合成氨二分廠

山西陽煤豐喜肥業(集團)有限責任公司臨猗分公司合成氨二分廠氣化系統采用豐喜集團臨猗分公司與清華大學合作共同研發的氣化壓力為4.0 MPa的清華爐(3臺為耐火磚爐，1臺為水冷壁爐)，單爐投煤量約700 t/d，所用煤種大部分為神木煤。合成氨二分廠有2套各100 kt/a 單醇裝置和1套240 kt/a合成氨裝置。

200 kt/a甲醇裝置采用高水氣比耐硫低溫變換工藝、位阻胺變換氣脫硫工藝、自主研發的低溫低濃度選擇氧化硫回收技術、MDEA變換氣脫碳技術以及5.0 MPa低壓甲醇合成工藝。240 kt/a合成氨裝置采用高水氣比耐硫低溫變換、低溫甲醇洗脫硫脫碳、低溫低濃度選擇氧化硫回收技術以及由湖南安淳高新技術有限公司提供的醇烴化合成技術，氨合成壓力為16.5 MPa，合成塔直徑為Φ2 500 mm。

2 改造后工藝狀況

合成氨二分廠于2014年3月初開始建設，2008年因甲醇市場不景氣而停建的三期100 kt/a甲醇合成裝置在2014年4月中旬投入運行。該項目由河北正元化工工程設計有限公司進行設計，豐喜化工設備有限公司安裝分公司施工。

三期甲醇合成裝置投運后，將合成氨二分廠水煤漿氣化爐(3開1備)制得的原料氣經過耐硫低溫變換、位阻胺脫硫、MDEA脫碳后，送往3套5.0 MPa低壓甲醇合成裝置，甲醇產量達350 kt/a； 合成氨二分廠氨醇優化240 kt/a合成氨裝置采用由合成氨一分廠2#和3#系統壓縮機六段出口分別提供25 500 m3/h(標態)和40 500 m3/h(標態)的氫氮氣。這2股氫氮氣混合后經過1根Φ219 mm×32 mm、長540 m總管送至氨醇優化240 kt/a合成氨裝置，氨醇優化240 kt/a合成氨裝置合成系統的醇化循環機、烴化電爐、氫壓機、氮壓機等停運。原合成氨一分廠2#系統Φ1 000 mm合成裝置(代替原 1#系統矮胖形Φ1 000 mm合成裝置)和1#系統原有的Φ1 400 mm合成裝置組成1#系統，原 1#系統矮胖形Φ1 000 mm合成裝置及3#系統Φ1 200 mm和Φ1 000 mm合成裝置停運。

合成氨一分廠2#和3#合成氨裝置合成系統現運行壓力23.0～24.0 MPa，氨醇優化240 kt/a合成氨裝置合成氨系統合成設計壓力20.0 MPa、工作壓力16.5 MPa。經過改造后，合成氨一分廠2#和3#合成系統氨合成塔壓力下降，氫氮氣壓縮功也隨之大幅度降低，壓縮機使用周期也得以延長，噸氨電耗費用降低。

將合成氨一分廠2#和3#系統合成精煉氣送至氨醇優化240 kt/a合成氨裝置Φ2 500 mm合成塔內，Φ2 500 mm合成系統正常可接收精煉氣120 000 m3/h(標態)，合成壓力由24.0 MPa降至16.5 MPa，合成氨產量達到200 kt/a。

3 改造效果

(1)合成系統改造共投資188萬元，其中：管材81萬元，閥門、法蘭、管件為20萬元，土建10萬元，安裝47萬元，防腐5萬元，其他費用25萬元。

(2) 改造前，2#系統合成裝置壓力為26.5 MPa，3#系統合成裝置壓力25.5 MPa；氨醇優化240 kt/a合成氨裝置(Φ2 500 mm合成裝置)系統壓力為16.5 MPa。改造后，2#和3#系統合成裝置壓力降低了9.0～10.0 MPa。

(3)改造前，1#系統精煉氣送至Φ1 400 mm和矮胖形Φ1 000 mm合成裝置；改造后，精煉氣送至Φ1 400 mm 合成裝置和Φ1 000 mm合成裝置，1#合成系統壓力由原來的23.2 MPa降至22.0 MPa左右。

改造前、后2#，3#和1#系統壓縮、合成對比如表1所示。

表1改造前、后2#，3#和1#系統壓縮、合成對比

從表1中可看出：2#和3#系統壓縮機六段出口壓力下降后，壓縮工段噸氨節電68.5 kW·h，合成工段噸氨節電64.21 kW·h ；1#系統壓縮機壓力下降后，壓縮工段噸氨節電33.9 kW·h，合成工段噸氨節電18.40 kW·h；按電價0.387元/(kW·h )、日產氨1 225 t、月生產天數30 d計，改造后，各系統的合成工段平均噸氨節電約43.50 kW·h，月節電費用約為61.87萬元。

從經濟效益分析看，該項目總投資188萬元，則3個多月即可收回全部投資，投資少，見效快，經濟效益顯著，達到了預期效果。