合成氨效能對比淺析

黃玉峰

（中海石油化學股份有限公司安全生產部，北京 100029）

合成氨效能對比淺析

黃玉峰

（中海石油化學股份有限公司安全生產部，北京 100029）

主要從兩套合成氨裝置的生產工藝、能源管理等方面入手，展開能效對標工作，找出能源管理存在的問題與改進方向。

合成氨；節能；ICI～AMV；KBR；能效對標

0 引 言

中海石油化學股份有限公司（海南）（以下簡稱“公司”）擁有兩套合成氨生產裝置，分別為1996年投產的采用ICI～AMV工藝年產30萬t合成氨裝置（設計能耗29．55 GJ／t氨）（簡稱“一期合成”），2002年采用KBR工藝年產45萬t合成氨裝置（設計能耗27．93 GJ／t氨）（簡稱“二期合成”），兩套裝置自2006年始，建立節能組織機構，制定完善各項節能減排制度和措施，通過公司內部效能對標，尋找差距與不足，內部挖潛全面提升，在保證裝置安、穩、長、優運行的同時，產品能耗連年下降，節能工作取得了長足的進步。

1 兩套合成氨裝置的工藝特點

1．1 工藝簡介

年產30萬t合成氨裝置（一期）采用英國ICI～AMV技術，由日本千代田公司成套引進，1996年建成投產。主要包括以下工序：工藝天然氣的準備、工藝天然氣的脫硫、一段轉化、二段轉化、CO變換、CO2脫除、甲烷化、氨合成。

年產45萬t合成氨裝置（二期）采用的技術是原布朗路特的深冷凈化技術和原凱洛格技術的綜合，2003年建成投產。主要包括以下工序：原料氣壓縮和脫硫、一段轉化、工藝空氣壓縮和燃氣透平驅動、二段轉化、CO變換、CO2脫除、甲烷化、干燥、深冷凈化、壓縮、氨合成、氨冷凍。詳情見表1。

表1 合成氨生產裝置情況

1．2 工藝特點

（1）總體流程接近

（2）兩套裝置均采用了低水碳比天然氣蒸汽轉化工藝，但一期裝置采用的是“部分過量”空氣轉化工藝，二期裝置采用的是“過量”空氣轉化工藝。

（3）二期裝置采用了MDEA脫碳技術，一期通過改造采用了ACT－1脫碳溶液。二期脫碳能耗低于一期。

（4）二期的氣體回收裝置設在合成單元前，一期設在合成單元后。雙方各有利弊。

（5）都采用了燃氣輪機技術，一期的燃氣輪機乏氣，進入廢鍋，二期乏氣進入一段爐，熱能利用強于一期。

（6）二期較多采用蒸汽透平泵，一期多采用電泵。

（7）所用天然氣組分不同，一期用氣甲烷含量80%（v／v，下同）以上，二期用氣60%左右。

2 能源管理狀況

2．1 總體情況

兩套裝置在公司統一的能源管理指導思想下，開展各項目做，在能源管理體系、能源計量管理、統計管理、裝置運行管理、檢維修管理等方面運用統一的管理模式，不存在任何差異。十二五以來，公司深化精細化管理理念，以“兩化”融合為基礎，運行信息化手段，強化預防性維修體系，狠抓裝置長周期管理，兩套裝置長周期運行屢創佳績，記錄分別保持在200 d／300 d以上，同時每年基本保持1個200 d或2個100 d以上長周期穩定運行。

2．2 主要能源

表2 主要輸入、輸出能源表

2．3 單位產品能耗計算

計算公式為，單位產品能耗＝（輸入能源－輸出能源）／產品產量。

表3 3 a產品綜合能耗匯總表

3 裝置運行情況

3．1 裝置運行管理

合成氨裝置長周期運行情況是影響能耗的最重要因素。就一期裝置分析，全系統停車14～15 h一次，將放空天然氣70萬～100萬m3，加上水電消耗，直接經濟損失100萬元以上，若計產值，損失達200萬元以上；負荷影響也很明顯，70%～80%負荷與100%負荷相比，噸氨耗原料天然氣約增加30 m3，不計燃料天然氣消耗的增加，每天就將增加天然氣消耗2萬m3以上；工況優化則體現在工藝指標優化、催化劑活性好、設備完好效率高、儀表靈敏準確等方方面面。

2011年度一期合成生產運行情況不甚良好，設備老化是其重要原因，全年僅有一個100 d長周期生產記錄，期間停車8次。一定程度造成能耗的上升。

二期合成2011年實現長周期生產，二期全年無故障停產，僅1次計劃停產7 d。盡管天然氣熱值較低，全年但其天然氣熱值偏低，一定程度影響裝置能耗。但總體來看能耗明顯下降。因此，作為單一系列連續性化工生產企業，在生產管理中，以精細管理來維護裝置的長周期運行，盡量減少停車次數，是最大的節能措施。

3．2 主要用能設備運行效率分析（以2011年數據，下同）

變壓器監測數據見表3。從變壓器檢測表中可以看出，變壓器的日負荷率均比較高，但是有些變壓器的功率因數不足0．9，需要進一步改善。

表4 公司一期、二期總變監測數據

表6 二期分變壓器監測數據

3．3 天然氣能耗

兩套合成氨裝置原燃料天然氣消耗指標對比見表7。

表7 合成氨裝置原燃料天然氣消耗指標對比單位：m3（標）／t氨

從表7看出，一期合成天然氣消耗有明顯上升的趨勢，二期合成今年熱值有所提高，氣耗略有下降。但長周期運行，明顯是節能的一個重要手段。

3．4 電力消耗

兩套合成氨裝置的電能消耗指標對比見表8。

表8 合成氨裝置工藝電力消耗指標對比單位：kW·h／t氨

一期2011年合成氨工序的電能消耗是43．25 kW·h／t氨，低于設計值50 kW·h／t氨，近年來處于較低水平，該裝置已經運行10 a多，因此電耗水平是較低的。但二期合成噸氨電耗明顯有明顯下降的趨勢，主要得益于各類變頻改造項目的實施，另外二期合成采用了較多的蒸汽透平泵，同時在耗能設備的管理也優于一期合成，因此二期合成電耗明顯少于一期合成。

可以看出，2011年兩套合成氨裝置能耗均不同程度下降，主要得益于裝置的長周期運行。證明化肥裝置只有保持長周期運行才能保證節能目標的實現。

4 效能分析

對于單一生產線的連續運行化工裝置來說，管理節能尤為重要，節能空間更大，對于實現企業節能目標的貢獻度更高。公司深化生產裝置長周期管理，從“十二五”以來裝置的長周期運行生產記錄，印證了裝置能耗的連年下降，當然這里也不能否認技改技措，即通過新技術、新工藝、新方法等良好的技術節能措施對能效水平提高的貢獻，但管理節能效果明顯，毋庸置疑。

因此，企業的節能工作，宜從以下幾個方面展開，以取得更加的節能減排效果：

1）確保生產裝置穩定長周期運行；

2）給予高度重視，提高全員節能意識；

3）完善企業能源管理制度并嚴格執行；

4）定期開展能效對標分析工作，查找不足，加以彌補；

5）加強企業節能技術改造的管理，從本質上實現節能；

6）對節能技改措施進行合理的技術經濟分析。

總之，管理節能是企業投入最少，收益最大的可行措施；但技術措施的實施亦不能忽視。

Comparison of synthetic ammonia efficiency

Huang Yu-feng
（Grand Pacific Petrochemical Co，Beijing 100029，China）

mainly from the two sets of synthetic ammonia device production technology，energy management starts with energy efficiency benchmarking work，find out problems existing in the management of energy and the direction of improvement．

ammonia synthesis；energy saving；ICI～AMV；KBR；energy efficiency benchmarking

TQ113．29

B

1003-6490（2015）05-0005-03

2015－08－20

黃玉峰（1979－），男，漢族，河北灤平人，本科，化工工藝工程師，2002年畢業于河北科技大學，參加富島二期原始開車，現從事公司節能減排管理工作。