醇烃化系统增设100 kt/a中压联醇装置总结
李红明，王 娜
（河南心连心化肥有限公司，河南 新乡 453731）
［摘 要］ 简介河南心连心化肥有限公司二分公司Ⅱ期合成氨装置醇烃化系统新增1套100 kt/a中压联醇装置的情况，着重阐述中压联醇装置的工艺流程及其特点，以及甲醇合成塔的选择及其特点，并介绍装置的投运情况及效益状况。
［关键词］ 合成氨装置；醇烃化系统；中压联醇装置；工艺流程；甲醇合成塔；投运情况
［中图分类号］ TQ 113.26+4.3 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2017）
河南心连心化肥有限公司二分公司Ⅱ期合成氨装置采用醇烃化精制工艺，2009年原始开车系统中有1套4.8 MPa低压甲醇系统、1套9.5 MPa中压甲醇系统（简称A系统），2014年氨合成塔内件进行优化改造后，合成氨产量达到450 kt/a，但醇后气中CO及CO2含量接近0.3%的工艺指标，烃化废液量增加而造成浪费，同时甲醇系统中的循环机满负荷运行，电耗增加。为适应产品市场需求的变化，甲醇畅销时生产系统中的醇氨比需进行大幅调节，醇氨比可达1∶3或更高，为实现系统持续改进及降耗增效，2015年河南心连心化肥有限公司二分公司Ⅱ期合成氨装置醇烃化系统新增1套中压联醇装置，当年11月随着甲醇催化剂升温还原结束成功并入系统。增设中压联醇装置后，经过不断地摸索调整，同样的生产条件下，甲醇系统中的循环机无需运行，不开电炉，醇后气中CO及CO2含量降至0.02%以下，氨合成气得以精制，CO及CO2转化为粗醇外售。
1 中压联醇装置简介
1.1 工艺流程
原系统中有1套4.8 MPa低压甲醇系统、1套9.5 MPa中压甲醇系统（简称A系统），新增的9.5 MPa中压甲醇系统（简称B系统）在原中压甲醇系统后面，可串联运行或并联运行，其工艺流程如图1所示。
甲醇补气油分或A系统醇分离器来的气体，其中一小部分气体从醇化塔上部经零米层冷激进入催化剂层表面，用于降低零米层温度。一小部分气体从醇化塔上部经层间冷激分别进入混合分布器Ⅰ和混合分布器Ⅱ，用于降低第一、第二绝热层的反应气出口温度。还有一小部分从醇化塔上部进入其内筒环隙，回收内件表面散热后，在内外筒环隙下部与绝大部分被醇化预热器预热后的气体汇合，再进入醇化塔下部换热器的管间，与管内的出塔气体换热后，经塔下部反应气一次出口出塔，再经蒸汽加热器预热，温度升高到一定程度后，经反应气二次进口、中心管进入催化剂床层零米筛网板，经筛网板进入上绝热层反应，反应后的气体进入混合分布器Ⅱ，与大盖上直接引进的层间冷激气混合降温后进入第二绝热层反应；出第二绝热层的气体进入气体混合分布器Ⅰ，与醇化塔大盖上直接引进的层间冷激气混合降温后进入分气筒，气体流向由轴向变为径向，由圆心向圆周方向流动，经径向第三绝热层反应后进入径向筐与内筒的环隙，自上而下进入下部径向筐，气体由圆周方向向圆心方向流动，径向通过下层绝热层流向下部径向筐中心的换热器，从换热器外壳进入换热器的管内，自上而下与进塔气体换热后出塔。
出醇化塔后的气体从醇化预热器顶部进入到管内，与管间新鲜气换热，温度降至80 ℃左右，从下部出来去醇化水冷器继续降温至30 ℃左右，然后自醇分离器顶部进入中心管，下行至底部分离器分离出液体甲醇后向上进入上部精分离器（分离出的粗甲醇送往中间槽）；气体自醇分离器上部一侧出来后，一部分进入醇洗塔底部，自下而上与柱塞泵送来的自醇洗塔顶部下来的脱盐水接触，部分分离出来的甲醇溶于水中送往精醇处理单元，洗去甲醇后的气体自醇洗塔顶部排出，去压缩机提压后送烃化单元继续净化；醇分离器出口的另一部分气体去循环机进行循环，以调节系统内气体的流量。
1.2 流程特点
（1）B系统流程中，其与A系统流程中的循环动力设备、循环气油分、补气油分、电炉调压器、醇洗塔为共用，以减少投资，在A/B系统升温还原时或需进行生产调节时，两系统可以互相切换。
（2）B系统设计进口气体中（CO+CO2）含量≤1.0%时能实现自热平衡，但实际生产中，由于进口气体中CO及CO2含量波动较大，为节省电炉电耗，在系统中增加了外部加热设备——蒸汽加热器，方便调节醇化塔床层温度和醇后气成分。
（3）B系统流程中，设备少，布局紧凑，系统阻力小，循环机、压缩机动力消耗减少，且现场人员巡检、操作方便。
（4）生产中，主要采取的生产模式是A系统后面串联B系统运行；检修作业时，A、B系统可以单独切出。A、B两套系统同时进行生产时，每套系统的负荷相对减小，从而可延长甲醇合成催化剂的使用寿命。
2 设备选择
2.1 甲醇合成塔的选型
甲醇合成塔采用湖南安淳高新技术有限公司开发的ⅢJ型内件，依托气体“全分流”进塔工艺及“两轴两径”结构，甲醇合成塔上部装有功率为1 800 kW的开工加热电炉，底部径向二段有换热面积为500 m2的换热器。径向一段取消了传统设备的冷管束部件，可避免催化剂下沉量大而在分布器下部形成催化剂层温度偏高的“滞点”现象，也可有效防止局部冷管效应的形成，从而在总体上提高该段催化剂的转化效果。径向部分设计得比原装有冷管束部件时的体积略小，但催化剂总装填体积为27.8 m3，略大于同规模、同类型的甲醇合成塔。甲醇合成塔未反应气需要在外部加热后二次进入塔内才能发生绝热反应，故在塔底部装有四通结构，供气体与塔内外保持联系。
2.2 甲醇合成塔的特点
（1）轴向段催化剂床层温度均控制在225 ℃左右，提高了轴向段催化剂的转化效果。
（2）系统中使用的是中心换热器+冷激型内件，该内件具有如下特征：绝热、间冷、分流、轴径向，两轴两径，轴向段采用冷气冷激式、绝热式反应段，催化剂床层下部设换热器。
（3）径向筐和径向套筒分布器孔径大小和开孔率据技术要求和系统气量进行设计和制造，筛网板每个开孔直径≤1.2 mm，使气体分布的均匀性和催化剂的整体利用率得到提高，从而可提高生产能力。另外，气体通过径向催化剂床层的压降只有0.01～0.02 MPa，压降可控制在0.10 MPa以下。
（4）与传统流程气体直接进入塔内有很大区别的是，该甲醇合成塔未反应气一次进入塔内，只是换热，未参加反应即出塔，然后由外部蒸汽加热器加热后直接由塔中心管进入零米层，这样可以在日常操作中通过调整蒸汽流量来控制炉温，简单方便，节约电炉电耗，且可减少电炉启停带来的安全方面的问题。
更多内容详见《中氮肥》2017年第1期