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布朗合成氨装置主要元素流向之探讨及其应用

[日期:2016-08-04] 来源:《中氮肥》2016年第4期  作者: [字体: ]

布朗合成氨装置主要元素流向之探讨及其应用

 

  彪,加尔肯,王云新,刘 

(中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化公司,新疆 乌鲁木齐830019

 

[摘  要]针对一次开车过程中系统负荷与氨产量不匹配的问题,结合布朗合成氨装置的流程介绍系统中主要的化学反应和化学元素的流向,推断出甲烷化炉进出口换热器旁路没有关闭造成了此次事故。

[关键词] 布朗合成氨装置;开车;产量;元素流向;甲烷化炉;问题处理

 [中图分类号] TQ 113.26  [文献标志码][文章编号] 1004-9932201604-0028-02

 

在布朗合成氨装置中,原料天然气和工艺蒸汽混合后进入一段转化炉(H-1),在一段转化炉中主要发生如下几个反应:CH4+H2O=CO+3H2CH4+2H2O=CO2+4H2CH4+ CO2=2CO+2H2CH4+2CO2=3CO+H2+H2OCH4+3CO2=4CO+2H2O;除此之外还有其他的副反应。在二段炉(R-1)中进行的主要反应同一段炉是一样的。在其后的变换反应过程中,为了将热量移走,变换系统设置有高温变换反应器(R-2)和低温变换反应器(R-3)。在脱碳系统中,工艺气通过吸收塔除去工艺气中的CO2之后进入到甲烷化炉(R-4)。出甲烷化炉的工艺气经干燥、深冷净化后进行适合的H2N2配比,之后由合成气压缩机加压送氨合成系统生产合成氨。

存在的问题

2013年公司合成氨装置在冬天停工之后在春天重启,在系统负荷加到了95%之后,20132161700之前,合成氨产量一直没有达到95%系统负荷对应的39 t/h以上的氨产量(见图1),致使2013216之前也没有达到应有的940 t以上的氨产量。

 

1201321617日氨产量统计

元素流向探讨及问题的处理

合成车间人员先后对现场的所有放空管线进行了排查,并没有发现有严重的放空现象导致产量下降。之后,我们从反应的基本原理入手进行分析。首先据碳元素守恒原理确定了碳元素是没有任何流失的。确定的原理是这样的:原料气(CH4C2H4C3H6等)中的碳原子以C1形式进入后系统的,一是主要以CO2的形式进入了脱碳系统,并送二尿系统反应,这部分CO2有流量计计量;二是二段炉出口的CH4在进入深冷净化的过程中是没有任何量上改变的;最后部分的CO从变换系统直接经过脱碳系统再进入甲烷化炉,这少部分CO在脱碳过程中也是没有任何量上变化的,在甲烷化炉中来自前系统的少量COCO2转化为单碳分子的CH4,在深冷净化中和二段炉出口的CH4一并以废气形式排到一段炉(H-1)。总体来说,布朗合成氨装置主要有碳、氮、氢等元素,无论碳元素以何种形式进入系统,最终均以C1气体形式流出系统,即以脱碳系统的CO2和深冷净化的CH4从系统中释放出去,总的流出系统的含碳元素气体应该是送二尿系统的CO2与深冷净化系统排出的CH4之和,用二者的实际值和总碳可能产生的碳原子数对比便可得到系统中碳元素有无损失。2013216日的原料天然气全分析见表1,工艺气成分分析见表2

更多内容详见《中氮肥》2016年第4

 

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