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2500合成运行总结


DN2500 合成氨装置运行总结
王琳、韩喜民、孟令兵 (山西阳煤丰喜肥业 (集团) 有限责任公司, 山西, 运城, 044100)
2008 年底至 2009 年初,在国内甲醇行业市场低迷、价格持续走 低以及国内好多甲醇生产企业相继减产或停产的情况下, 山西阳煤丰 喜集团临猗分公司甲醇分厂决定进行技术改造,优化氨醇系统,使甲 醇分厂能够同时生产甲醇和尿素提升企业抵御市场风险的能力。 改造后, 甲醇分厂总氨年产能 340kt/a(其中液氨产能达到 240kt/a, 甲醇产能 100kt/a),尿素产能 400kt/a。其中 280kt/a 氨醇装置采用湖 南安淳的醇烃化精制工艺和ⅢJD 氨合成工艺技术。 项目于 2009 年 5 月破土动工,2010 年 6 月建成,2010 年 7 月 11 日一次性投料开车成功,7 月 15 日满负荷运行。同时 10 月 19 日 阳煤化工和阳煤丰喜一起对该项目实行 72 小时达产达标考核,并顺 利通过。经过十多个月的生产运行,各项工艺指标和产量均达到或优 于工艺设计要求,装置运行稳定,吨氨各种消耗相对较低。 现将工艺流程、生产运行情况等总结如下。 1、工艺流程简述 1.1 醇烃化工艺流程 压缩机送来 22.0MPa 的原料气经醇化补气氨冷后和醇化循环气 混合,进入醇化油分分离油水,经醇化预热器管间换热,进入催化床 层反应, 反应后气体经醇化塔内换热器出醇化塔, 再进入醇化预热器、 醇化水冷器降温进入醇分离器分离甲醇; 分离甲醇后的醇后气经烃化
1

预热器管间加热后从下部进入烃化塔内换热器管间, 进入烃化催化层 进行反应,出催化床层后经塔内换热器换热降温出烃化塔,再经烃化 预热器管内降温入烃化物分离器分离液态醇烃后,进入烃化水冷器、 氨冷器降温再进入烃化水分离器,分离水和少量醇烃后,作为合格的 氨合成原料气 进入氨合成系统。 1.2 氨合成工艺流程 从合成油分出来的未反应气体分成两股: 一股 75%~80%经塔外 热交加热至 175~190℃进入塔内下热交的管内,再经塔内上热交加 热至 370℃,经中心管到达催化床“0”米,与由冷管出来 20%~25%另 一股未反应气混合。依次通过催化剂的轴径向床层反应,再进入塔内 下热交管间,被管内冷气冷至 320 ~ 340℃,进入废热锅炉 ( 副产 2.5MPa 蒸汽),换热后温度降至 200~210℃,进热交换器和循环水 冷排冷却至 35℃,进入冷交管间分离液氨,然后经过氨冷、氨分二 次分氨,补入从烃化来的 22.0MPa 新鲜气,使混合气温度达到-10℃ 左右,再进入冷交管内升温至 25℃进入循环机,再开始新一轮的循 环。 2、合成氨系统设备明细表 2.1 主要设备特点 醇化塔------内件结构为两轴两径,气体分流进塔,且催化剂床层 径向段占总床高 70%左右,塔阻力小,内件催化剂容积约 35.0m3, 催化剂可自卸; ? 2000mm, H 净 18m, 醇化塔内装填有粒径为? 5× ( 4.0~ 6. 0) mm 圆柱状的 DC207 催化剂 47.3 t。
2

烃化塔-------内件为两轴一径的绝热反应器,径向段占催化剂床 层的 42%。内件催化剂容积约 31.3m3,催化剂可自卸;? 2000mm,H


18m,装填粒径为 2.5~6.7 mm 的 XAC 催化剂 8 9.3 t。 氨合成塔-------内件结构为一轴两径,未反应气体并联分流进塔,

且径向段占整个催化剂床层的 82%,塔阻力小。内件催化剂容积约 68.5m,催化剂可自卸。? 2500mm,H 净 22m,塔设计压差≤0.8MPa, 内装有粒径为 ? 3~5mm 的球形催化剂 A201Q 和 HA310Q 共 203.8t。 2.2 主要设备一览表
表1 主要设备一览表

设备名称 醇化塔

主要参数 DN2000× 21592 催化剂容积 V=35.0m DN1800× 21425
3

数量(台) 1

烃化塔 醇化预热器 烃化预热器 醇化水冷器 烃化水冷器 醇化补充氨冷器 烃化氨冷器 醇分离器 烃水分离器 DN1200× 19430 DN1200× 19410 淋洒式,F=1060m2 淋洒式,F=800m2 DN1100× 14216 DN1200× 14100 DN1400× 11200 DN1400× 10700
3

催化剂容积 V=31.3m

3

1 1 1 1 1 1 1 1 2

醇化补气油分 烃化油分 氨合成塔 废热锅炉 热交换器 冷交换器 软水加热器 合成水冷器 氨冷器(卧式) 氨分离器(卧式) 油分离器 循环机 (与醇烃化共用) 3、生产运行情况

DN1400× 11200 DN1400× 11200 DN2500× 26016 催化剂容积 V=68.5m DN3400,F=595 m2 DN1400× 21170 DN1600× 19800 DN1800× 12200 淋洒式,F=1060m2 DN1800× 10900 DN2000× 8900 DN1600× 11380 2D20-17.15/204-229, Q=17.15 m /min
3 3

1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 5

山西阳煤丰喜集团临猗分公司 2010 年 7 月中旬投产的 DN2500 合成氨装置,醇烃化精制工序的主要任务是精炼精制工艺气体,使合 成氨原料气中的 CO+CO≤15×l0-6。 整套装置到目前为止已运行十多个 月,生产运行的工艺指标均达到或优于设计的工艺指标。现将装置的 生产运行情况总结如下。 3.1 醇烃化工序生产状况
4

系统运行参数和醇烃化气体成分见下表 2 和表 3。 表 2 工艺系统运行参数 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 项目 原料气流量 原料气压力 醇化塔压差 烃化塔压差 系统压差 烃化氨冷温度 醇化水冷器温度 烃化水冷器温度 醇化塔炉温 烃化塔炉温 表 3 醇烃化工序气体成分
项目 醇化原料气 烃化原料气 烃后原料气 H2(%) 74.3 74.0 74.0 N2(%) 22.6 24 24.5 CO(%) 1.1 0 0 CO2(%) 0 0 0 CH4(%) 2.0 2.0 1.5

工艺参数 87753m3/h 16.4Mpa 0.07Mpa 0.11Mpa 0.18Mpa 6℃ 24℃ 24℃ 227℃ 226℃

注:上述数据为“0”的表示所测成分含量极少。 3.2 氨合成工序生产状况 系统运行参数和氨合成气体成分见下表 4 和表 5。
5

表 4 工艺系统运行参数 序号 1 2 3 4 5 6 7 项目 原料气流量 系统压力 系统压差 氨合成塔压差 合成水冷器温度 合成氨冷器温度 氨合成塔炉温(热点) 表 5 氨合成成分气体 项目 合成新鲜气 合成进塔气 3.3 合成氨系统产量情况 2011 年氨醇产量见下表 6。 表6 月份 2 3 4 低压醇 7786.27 9731.7 9816.82 氨醇产量(吨/月) 高压醇 494.40 619.35 657 液氨 17016.13 19953.35 19711.39 总氨 25296.79 30304.41 30185.21 H2(%) 74 59 N2(%) 24.5 25.5 CH4(%) 1.5 15.5 工艺参数 85919m3/h 16.4Mpa 0.9Mpa 0.45Mpa 26℃ -6℃ 475℃

6

5 7 平均

7381.5 4330.63 7809.2

852.2 829.85 690.56

20442.06 22111.05 19846.7

28675.76 27271.53 28346.8

装置最大生产能力 28 万吨/年,平均生产能力 24 万吨/年。合成 氨装置的运行压力均在 16.4MPa ,循环气体中 CH4 16% ,塔压差 0.45MPa,系统压差 0.9MPa。 3.4 合成氨运行消耗(吨氨) 煤耗 循环机电耗 冰机电耗 烃化电炉电耗 醇化电炉电耗 合成工段总电耗 循环水消耗 4. 项目投资 氨合成系统投资见下表 7。
表7 合成氨投资表(万元)

1.45t 16 kW· h 95 kW· h 27 kW· h 41 kW· h 179 kW· h 70t

名称

设备

土建

材料

防腐

安装

待摊

总计

费用

7804

1014

2351

301

446

2085

14001

7

5. 装置总结 整套装置从工程设计到安装,建设周期短,一次性开车成功。正 常生产十多个月以来,生产工艺指标均达到或优于设计工艺指标,装 置现场无任何废气和废液排放,达到了环保的零排放,工艺装置的先 进性和节能性非常突出,具体如下。 (1)醇烃化工序与氨合成工序均采用 22.0MPa 压力运行,这样设置 的工艺流程更简洁、更节能。 (2)醇烃化与氨合成的循环机共用,正常生产时醇烃化工序不开循 环机,5 台循环机供氨合成工序使用;醇烃化工序只在催化剂还原时 开循环机,节省两台循环机,既满足了工艺需求又节省了工程投资。 (3)三个合成塔的外供热源均采用电加热器来提供。外供热源还有 蒸汽和导热油加热器,蒸汽和导热油加热器的设备投资大,我们均采 用电加热器来提供热源。 (5)氨合成塔内件采用三股气体并联分流进塔,有效降低合成塔压 差和系统压差,有效降低合成系统的单耗。 (6)醇烃化精制工艺作为一种新型、节能、环保的合成氨原料气精 制工艺,与传统的合成氨原料气精制工艺相比,具有物料消耗小、精 制纯度高、制造成本低、环境污染小等诸多优势,其工艺指标运行稳 定,系统能够低成本 、长周期平稳运行,给企业带来了良好的经济、 环保以及社会效益。 (7)氨合成工序工艺先进可靠 ,操作简单,劳动强度低,热量和冷 量利用合理,工作压力低,吨氨消耗低,更节能。
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作者: 孟令兵(1984—) ,男,助理工程师,四川大学高分子材料专业, 山西阳煤丰喜肥业(集团)技术中心主要从事煤化工技术开发和管理。 地址:山西运城机场大道库东路 1 号,邮编 044100,电话:15035936850 邮箱:mlb_mlb2@126.com

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