河南心连心化肥有限公司18万t/a合成氨、30万t/a尿素于2006年9月一次投产成功,由于催化剂已到使用后期,催化活性降低,造成氨产量低、压缩功耗大、系统阻力大等问题。为此,公司于2012年11月采用南京聚拓公司的准全径向、低阻力、分置式DC-C型Φ2000 mm氨合成塔内件及DNCA铁钴双活性催化剂和A110型催化剂,2013年12月催化剂还原完成并开始投入生产。
氨合成塔内件更换后,出现吨氨电耗高、合成氨产量较低的问题,公司先后采取了以下优化措施。
(1)在未进热交的冷气管上直接引出1根管道至底部冷副线处,以便引入冷气至零米,从而控制零米温度。
(2)同样产量下,尽量降低循环量,多利用段间分流进行调温,少采用大循环量压温的方式,以便将多余的反应热通过废锅回收,副产更多蒸汽,使反应热得以充分回收利用。
(3)同样入口温度下,在保证合成塔热平衡条件下,将塔入废锅温度尽量提高(理论上可达到与反应床出口温度一致),从而避免合成氨反应热的损失。
(4)采用低零米温度(405 ℃)和高第一床热点温度(485±5) ℃的操作方式,使第一床层得到大的温升区,以提高氨净值;同时调高各床层温差,使反应曲线接近于最适宜的温度曲线。
通过以上优化后,取得以下运行效果。
(1)高负荷运行时,按照补气量85000 m3/h左右,实行催化剂床层分层操作,循环量控制在400000 m3/h左右,系统压力控制在23.0 MPa以下,尽量降低零米温度;低负荷运行时,补气量在80000 m3/h以下,实行整塔操作,热点温度以(485±5) ℃为主,兼顾其他温度点,循环量与补气量按照4.5∶1~5∶1的比例调节,控制系统压力<22.0 MPa。
(2)系统循环量由413000 m3/h降至400000 m3/h;增加零米冷气调控后,零米温度可控制在405 ℃;氨净值提高了1.34%。
(3)优化后满负荷运行时,合成氨最高产量由857 t/d提高到873 t/d,吨氨电耗由930 kW·h降至915 kW·h;废锅多产蒸汽5 t/d,吨氨产蒸汽由0.75 t提高到0.95 t,按年生产330 d、蒸汽100元/t计算,仅此一项年效益为158400元。