焦爐氣制費托油蠟聯產液氨工藝中合成氨系統的提效改造

孟華平，石震宇

（1.潞安化工集團有限公司，山西 長治 046000；2.天脊集團工程有限公司，山西 長治 047507）

我國作為農業大國，對合成液氨的需求量龐大。目前國內外的合成氨工藝都已較為成熟，怎樣進一步提高液氨的產量，滿足國內的液氨需求，是需要面對的一個課題。當前化工生產的大環境中，單一的產品受市場影響較大，抗沖擊力不強，不能滿足市場經濟的需要，多元化的產品鏈顯得日益重要，在此背景下，焦爐氣制費托蠟、焦爐氣制甲醇等聯產合成氨的項目越來越多。本文以某年產6萬t費托油蠟聯產12萬t液氨項目為依托，對其提效改造情況進行剖析，以供參考。

1 焦爐氣制費托油蠟聯產合成氨工藝流程

焦爐氣制費托油蠟聯產合成氨工藝流程示意圖如圖1所示（虛線部分為后續改造新增精脫硫至尾氣轉化管線）。

圖1 焦爐氣制費托油蠟聯產合成氨工藝流程示意圖

焦化廠送來的焦爐氣經化產裝置除焦油、脫氨、脫苯、脫硫、除塵后，進入氣柜增壓，之后進入精脫硫裝置進行有機硫加氫和氧化鋅精脫硫，精脫硫后的工藝氣經甲烷轉化、MDEA脫CO2后，一部分去PSA-H2系統提取氫氣，另一部分凈化氣經壓縮機增壓后進入F-T合成工序生產鈷基蠟，F-T合成工序的F-T尾氣送至合成氨工序，經尾氣轉化、中低溫變換、PSA-CO2后，與PSA-H2送來的氫氣混合后進入甲烷化裝置，后經壓縮機增壓后進入氨合成裝置生產無水液氨。

2 提效改造過程

2.1 新增精脫硫至尾氣轉化管線，縮短合成氨開車時間

2.1.1 技改實施方案

在焦爐氣氣量不足時，如何有效組織合成氨裝置開車、縮減開車時間，成為當前急需解決的問題。

為縮短合成氨開車時間，技改時在精脫硫裝置工藝氣出口增加一條至尾氣轉化裝置的精脫硫氣管線（見圖1中虛線部分），并配套水冷器、調節閥，將經過精脫硫的焦爐氣降溫后與F-T尾氣混合，這樣既可消除因甲烷含量低給系統造成的安全隱患，又可實現合成氨裝置與甲烷轉化裝置同時開車，縮短合成氨裝置的開車時間，且該方案投資少，見效快。

2.1.2 技改效果

（1）當焦化廠焦爐氣供給量不足以支撐合成油和合成氨兩套系統同時運行時，可實現合成氨裝置在合成油系統停車情況下單獨開車，避免兩套系統都低負荷、高消耗的情況，大大提高了焦爐氣利用率，降低了系統能耗。

（2）技改實施后，凈化焦爐氣可直接送至尾氣轉化裝置，極大地縮短了合成氨裝置的開車時間。

（3）合成氨裝置原料氣為精脫硫氣和F-T合成尾氣，在系統運行過程中，如遇F-T合成裝置跳車的緊急情況，合成氨裝置可直接將F-T合成尾氣切斷，系統保持純精脫硫氣運行，提高了系統運行的安全性。

（4）技改實施后，在F-T合成裝置開車初期或催化劑低溫運行期間，精脫硫氣與低甲烷含量的F-T尾氣混合進入合成氨裝置，提高合成氨裝置原料氣中的甲烷含量（技改前、后煤氣組分見表1），可使低甲烷含量的F-T尾氣得到充分利用，減少了因F-T尾氣放空造成的經濟損失及環保壓力。

表1 技改前、后煤氣組分

（5）技改實施后，合成氨裝置開車時間可縮短約20 d，油氨聯產全流程開車時間縮減至10 d。按液氨產量360 t/d、售價3 000元/t計，僅以一次F-T合成和合成氨裝置聯合開車計算，即可增加效益2 160萬元。

2.2 合成氨裝置原料氣低壓補氮運行提效改造

2.2.1 技改實施方案

由于原設計尾氣轉化處理氣量不足，造成原料氣不能順利送到氨合成工序。

將原有的兩臺富氮空氣壓縮機（見圖1中的A機和B機）中的一臺（A機）改造為純氮氣壓縮機，設在PSA脫碳之后、甲烷化之前，并增加相關的自調閥組，使兩臺壓縮機可同時獨立運行。改造后的純氮氣壓縮機（A機）直接將純氮氣送至氨合成工序，進行合成氣H2、N2比調整；另一臺富氮空氣壓縮機（B機）保持不變，為尾氣轉化裝置二段爐提供空氣。此次技改實施后，徹底解決了氨合成裝置合成氣中氮氣量不足，H2、N2比調整滯后的問題，提高了液氨產量。

2.2.2 技改效果

（1）在同等生產負荷條件下，增加了液氨產量。

（2）技改實施后，尾氣轉化、中低溫變換、甲烷化工序等系統壓差明顯降低，壓力、溫度等關鍵指標進一步優化，延長了設備使用壽命，提高了系統安全性。

（3）合成氨裝置實現精準補氮后，再次提高了F-T尾氣利用率。

（4）技改實施后，液氨產量增加1.25 t/h，以一年為周期（生產時間按8 000 h計），每年可增產液氨10 000 t，按售價3 000元/t計，年增加效益約3 000萬元。

3 結 論

對某6萬t/a費托油蠟聯產12萬t/a合成氨的技改表明：通過增加精脫硫至尾氣轉化管線改造，實現了各種工況下生產系統的切換運行，縮短了系統開車時間，提高了F-T尾氣利用率和裝置運行的安全性，達到了提產增效的目的，以一次F-T合成和合成氨裝置聯合開車計算，可增加效益2 160萬元；通過實施合成氨裝置原料氣低壓補氮運行提效改造，實現了合成氨裝置精準補氮，打破了原設計尾氣轉化處理氣量不足的瓶頸，進一步優化了合成氨系統的工藝操作，年可增加經濟效益約3 000萬元。