液氨充裝系統改造和應用

鄧文剛

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154100）

1 概述

中海石油華鶴煤化有限公司年產300kt 合成氨、520kt 尿素（下稱3052項目），氨合成工序采用丹麥托普索公司低壓氨合成工藝，液氨罐區采用2臺5 000m3的單壁常壓低溫氨罐，用于貯存中間產品液氨，單罐貯存時間為3d，罐區由2臺小冰機維持氨罐壓力。當尿素停車或低負荷生產造成液氨不能平衡時，氨合成工序的液氨通過氨閃蒸罐和合成氨泵（P04601A/B）送至氨罐貯存。尿素裝置恢復生產后，低溫液氨需將常壓氨儲罐中-33.9℃的低溫液氨用冷氨泵（P40101）以連續流量經氨加熱器（E40101）加熱至25℃后送至尿素裝置。圖1是液氨貯存和外送尿素工藝流程示意圖。

圖1 液氨貯存和外送圖

2 存在的問題

2.1 高負荷下運行產氨和用氨不匹配

開車后3052項目各裝置進行了性能考核，根據各工藝包設計要求，公用工程、空分、氣化和合成氨等裝置實際安全運行中都可以保持高負荷運行，合成氨釋放產能后，所產液氨除了滿足尿素用氨后還有剩余，這部分液氨只能暫時貯存氨罐中，為保證滿負荷長周期運行，需要將剩余液氨移出系統，否則會被迫降低生產負荷。

2.2 尿素裝置運行時間短

原始開車初期合成氨裝置開車后，液氨用戶尿素裝置開車稍晚或者偶爾清洗造粒，都使液氨貯存到氨罐中，氨罐液位居高不下，合成裝置被迫降負荷甚至停車，給安全生產和經濟運行帶來巨大挑戰。

2.3 當尿素價格低時，可以銷售中間產品液氨，保證利潤最大化和滿足周邊需要

3052項目地處東北，尿素用量有明顯的季節性，一般冬季是淡季，尿素價格偏低，但是東北熱電廠較多，熱電廠常年用液氨作為脫硝原料，并且東北液氨產量少，因其不便長距離運輸，本地液氨價格可觀，經過計算相比尿素銷售液氨利潤更高。

3 解決對策

面對以上問題，需要在保持合成裝置高負荷運行時，還要平衡全系統產能，所以將剩余外送銷售，經過研究論證，決定對原始開車進氨管線改造、新建液氨充裝系統外送液氨進行銷售，這樣既解決了高負荷下合成氨和尿素產能不平衡問題，并且可以在尿素停車或者負荷低時保證合成裝置的正常運行，最大限度地增加了公司利潤，還能產生無形的邊際效益。

改造圖見圖2。

4 技術改造的過程和效果

4.1 實現第一次充裝

本技術改造是利用原始開車進氨管線進行反向（原管道閥門是閘板閥，不影響反向流通）外送液氨，實現行業第一次用進氨管線進行外送充裝移動式壓力容器售氨。

4.2 巧妙的利用原管線

利用原始開車進液氨管線作為充裝站外送管線，解決源頭問題，并且不用重新開口，避免了停車重新置換碰口。

4.3 充裝站不增加大的機泵、換熱器等

用氨罐液氨送尿素部分流程，不增加充裝泵、氨加熱器、儀表等設備。充裝泵設計流量45t/h，日常送尿素裝置液氨較少，完全可以滿足充裝量，不存在充裝泵超負荷現象。

4.4 充分回收殘液

將充裝管道末端引到原有的地下收集槽，充裝后打開排至地下槽泄壓，最終回收殘液到氨罐，達到無排放損失，還可以防止不充裝時緊急切斷閥和充裝鶴管之間超壓。

4.5 回收氣氨，避免環境污染

充裝移動式壓力容器（罐車）的氣相排放接入小冰機入口，回收充裝移動式壓力容器揮發出的氣氨。

4.6 多重保險保證充裝安全

（1）將出口設置緊急切斷閥，遠程和就地都可以隨時打開關閉，并且設置氨濃度檢測報警和聯鎖，檢測到濃度高于100×10-6自動聯鎖關閉切斷閥，實現了充裝過程中發生泄漏時與充裝設備有效及時隔離，保證充裝的安全。

（2）此改造經過具有甲級資質的設計院充分論證評價，并得到認可，出具了設計證明。

（3）經過系統的安全和環境評價，已拿到充裝銷售許可證明。

4.7 解決了較低環境下無法施工問題

萬向鶴管需要水泥基礎，當時環境溫度近-30℃，無法保證現場施工的水泥基礎的強度和質量，作業人員創新思路，在環境溫度高的室內完成水泥基礎的澆筑，將做好的水泥基礎放進挖好的基礎坑，再回填、調整，解決了此問題。

4.8 有效隔離，保證施工安全

整個改造都是在重大危險源氨罐附近施工，并且氣相排放、殘液回收等管道都與運行系統相連，但是克服了這些困難，進行了有效隔離，整個施工過程未出現任何安全問題。

4.9 增加遠程控制降低工作量

將原來冷氨泵返回管線增加了遠程氣動閥，易于操作，用人也少。

4.10 設置罐車止輪器

裝車站還設置了防移動式壓力容器側滑的設備，保證了充裝安全。

4.11 編制各指導規程

技術人員編寫了《液氨充裝操作規程》、《液氨充裝質量保證手冊》及各臺賬、規定等，保證了充裝的操作安全。

4.12 本經驗、操作規程等值得同行業借鑒

由于本次改造充分利用了原有的設備，關鍵的機泵、換熱器等設備沒有新加，只是新上了充裝鶴管，節約了大量設備成本。

5 改造后效果評價

本改造已經投用運行進行液氨銷售，沒有對原系統產生任何影響，安全可靠。解決了整個裝置的液氨不能平衡的問題，保證了前系統滿負荷長周期運行，創造了較好的經濟效益。同時滿足了周邊電廠液氨需求，不用長距離運輸，突顯了地域優勢，產生了無形的社會效益。