TanDem天然气转化工艺生产优化

［甘肃刘化（集团）有限责任公司，甘肃 永靖731603］

［中图分类号］   TQ 113.24  ［文献标志码］B  ［文章编号］ 1004-9932（2014）06-0019-02

0  引  言

甘肃刘化（集团）有限责任公司（简称刘化）引进俄罗斯技术建设的600 t/d合成氨装置采用TanDem换热式转化工艺，于2009年4月26日投运。投入生产后一段时间内，因转化空压机循环水量原因，转化装置采用纯氧纯氮模式进行生产，但由于中压氮气压力只能达到2.9 MPa，导致氮气量只能达到13 300 m³/h（满负荷为18 300 m³/h），转化装置只能在90%负荷下运行。2010年9月，转化空压机循环水问题解决后，转化装置转为空压机模式运行，装置达到满负荷生产，但转化空压机每小时要消耗1.3 MPa蒸汽36 t，并且因空气中惰性气体的带入，造成氨合成系统压力较高，使吨合成氨综合能耗较高。刘化原有空分装置3套，氧气产量分别为3 800 m³/h、6 000 m³/h、7 000 m³/h，正常生产中，需开3套空分装置和转化空压机才能满足生产所需氧气、氮气。为了更进一步降低消耗，淘汰落后装置，公司于2011年新建了1套内压缩流程18 000 m³/h空分装置，2012年1月9日开车后，转化装置转为纯氧纯氮模式生产，优化了生产模式，对装置节能降耗产生了积极作用。以下对转化装置生产模式的优化作一总结。

1  TanDem转化工艺流程说明

来自空分车间天然气压缩机岗位压力3.8～4.0 MPa、温度70～100 ℃的天然气，与来自合成工段压力3.85 MPa 、温度30～40 ℃的富氢气体混合，加氢天然气中氢含量为4%，在天然气加热器（E1203）中被加热至380 ℃，进入钴钼加氢反应器（R1101），在钴钼催化剂的作用下，天然气中的有机硫转化成无机硫，然后在氧化锌脱硫槽（R1102A/B）中被脱除，脱硫后，天然气中硫含量降至0.2 mg/m³以下。

来自动力厂压力3.9～4.3 MPa、温度360～380 ℃的中压过热蒸汽，首先用于预热富氧空气，蒸汽温度降至270 ℃，然后与来自净化工段汽提塔的汽提气汇合，作为工艺蒸汽与脱硫后的天然气相混合, 并通过喷射混合器C1加入适量锅炉给水调节汽气比为3∶1，然后经混合气加热器（E1204B/A）加热至450 ℃进入一段转化炉（R1201）。在一段转化炉内，在镍催化剂的作用下，天然气与水蒸气发生转化反应，生成H2、CO等，反应所需热量由二段转化炉反应气体提供，一段转化炉出口工艺气体温度约为710 ℃，甲烷含量约为33％ (干基)，进入二段转化炉（R1202）进一步转化。

来自离心式压缩机（2MCL606+2MCL357）压力3.9 MPa、温度210 ℃的压缩空气，与来自空分车间压力3.7～4.0 MPa、温度90 ℃的氧气混合形成富氧空气，富氧空气中氧含量约为32%，在富氧空气加热器（E1205）中被压力3.9～4.3 MPa、温度360～380 ℃的过热蒸汽加热至335 ℃，再加入适量的保护蒸汽后进入二段转化炉氧混合器（BS-1203），充分混合后与来自一段转化炉的工艺气体发生燃烧反应，放出大量的热量供二段转化用。出二段转化炉的工艺气体温度在980 ℃左右，甲烷含量为0.3%～0.45%（干基）。

二段转化炉出口转化气由一、二段炉的底部连接管进入一段炉的催化剂管与催化剂管的外套管之间，为一段转化炉提供反应所需的热量，由一段炉出来的二段转化气依次经过混合气加热器（E1204A/B）、天然气加热器（E1203），温度降至330～380 ℃（压力为2.9 MPa），去净化工段。

2  转化装置在2种模式下的运行情况

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更多内容请见《中氮肥》2014年第6期