梁左来，张伟华，邓文刚，赵岩，孙栋
（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江 鹤岗154100）
［摘 要］中海石油华鹤煤化有限公司300 kt/a氨合成系统采用丹麦托普索S-300工艺，其离心式合成气压缩机采用汽轮机驱动。2022年10月以来出现合成气压缩出口压力高于操作指标14.25 MPa的问题。结合系统工艺流程及近年来的实际生产情况，经分析与排查，确定主要原因是合成气压缩机一段水冷器换热效果不好、氨分离器分氨效果不好，次要原因是入塔气氨含量较高。采取一系列优化改进措施后，合成气压缩机出口压力（月均值）由14.5 MPa降至14.2 MPa以下，保证了系统的安、稳、长、满、优运行。
［关键词］氨合成系统；合成气压缩机出口压力高；原因分析；一段水冷器换热效果；循环气气液分离；入塔气氨含量；应对措施
［中图分类号］TQ113.26+6 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）05-0017-04
0 引 言
中海石油华鹤煤化有限公司（简称华鹤煤化）是东北地区最大的大颗粒尿素生产企业，是黑龙江省“煤头化尾” 产业示范企业，其“30·52项目”（300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素）是中国海洋石油集团有限公司建设的第一套煤化工装置。其中，氨合成系统核心动设备为合成气压缩机（离心式压缩机，也是系统的主要耗能设备），合成气入口流量11 570 m3/h（标态，下同），进口压力5.08 MPa、出口压力14.25 MPa；配套汽轮机设计蒸汽流量68.7 t/h、抽汽流量50.4 t/h，动力蒸汽压力9.0 MPa、温度530 ℃。据合成气压缩机性能曲线可知，一定质量的气体，当压缩比减小时，压缩机功耗也随之降低，可降低机组蒸汽用量，故在系统负荷不变的前提下，尽量降低合成气压缩机出口压力可有效降低机组蒸汽消耗。华鹤煤化针对2022年10月以来出现的合成气压缩机出口压力升高现象，分析与查找原因，采取降低分氨温度以提高循环气气液分离效果（即氨分离器分氨效果）、合成气压缩机一段水冷器循环水上水管线增设大口径反冲洗排放阀等优化改进措施，降低了合成气压缩机出口压力，保障了合成氨装置的稳定运行。以下对有关情况作一介绍。
1 氨合成系统工艺流程简介
华鹤煤化氨合成系统采用丹麦托普索S-300工艺。液氮洗系统来的新鲜合成气[H2/N2=3∶1（摩尔比，下同）、30 ℃、5.1 MPa]进入合成气压缩机（K04401），经低压缸压缩及一段水冷器（E04401）、段间分离器（S04401）冷却分离液相后与冷交换器（E04504）来的循环气进入合成气压缩机循环段（即三段）汇合，混合气最终升压至14.22 MPa；之后合成气经热交换器（E04502）预热后进氨合成塔（R04501）反应，进气温度由冷激管线与高压锅炉给水预热器（E04501）壳程出口蝶阀调节，合成气（194 ℃、14.22 MPa）分三路进入氨合成塔，大部分气量进入氨合成塔与催化剂筐的环隙内，借此将塔壁温度降至300 ℃以下。出氨合成塔的反应气（温度444 ℃，氨含量约19.6%）依次进入高压锅炉给水预热器（E04501）加热高压锅炉给水、热交换器（E04502）预热合成气压缩机出口气，再经水冷器（E04503）、冷交换器（E04504）、第一氨冷器（E04505）、第二氨冷器（E04506）后进高压氨分离器（D04501）分离出液氨，分氨后的循环气经冷交换器（E04504）回收冷量后进入合成气压缩机循环段与新鲜气汇合，循环利用； D04501分离出的液氨进入中压闪蒸槽（D04502）减压闪蒸出溶解的气体，闪蒸后的液氨（温度-4 ℃）送往尿素装置或氨罐，闪蒸气则送往合成气压缩机入口（并入新鲜气入口管线）[1]。
2 问题描述
合成气压缩机出口压力操作指标为14.25 MPa。2018年、2019年、2020年、2021年，合成气压缩机出口压力均在设计指标范围内，氨合成系统运行稳定（部分典型运行数据如表1）；2022年10月开始，合成气压缩机出口压力高于操作指标，合成气压缩机组汽轮机蒸汽消耗偏高。
3 原因分析与排查
为保证合成气压缩机组的安、稳、长、满、优运行，2023年2月华鹤煤化合成氨装置技术组决定查找合成气压缩机出口压力高的原因。
3.1 合成塔运行状态分析
更多内容详见《中氮肥》2024年第5期