300 kt/a合成氨装置中压氮气及合成弛放气
回收利用总结
胡日东，肖 锋，张晓明，尤永平
（中国石油吉林石化公司化肥厂，吉林 吉林 132021）
［摘 要］ 吉林石化公司化肥厂300 kt/a合成氨装置增设抽氢气、抽合成气装置后，空分单元存在富余中压氮气，从氮压机三段出口引出一股氮气并入化肥厂中压氮气管网回收利用，因2股氮气存在压差，增上减压阀后实现了氮气并网；原设计合成弛放气为过热炉F1301提供燃料气，但由于燃料气降压后出现气液夹带现象，合成弛放气无法正常投用，几经摸索，增设气液分离器后，实现了合成弛放气的回收利用。
［关键词］ 合成氨装置；空分单元；中压氮气；合成弛放气；回收利用；改造效果
［中图分类号］ TQ 113.24+9 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2017）02-0019-03
吉林石化公司化肥厂300 kt/a合成氨装置于2000年4月20日破土动工，2002年9月28日竣工，2002年10月18日空分单元空压机机组X/C0101开始试车，2003年6月8日生产出合格液氨。装置采用上世纪90年代先进技术，具有生产规模大型化、动力装置透平化及过程控制采用先进的DCS操作系统等特点，是吉林石化公司重要的生产装置之一。装置由德国林德公司总承包，采用德士古部分氧化转化专利技术，将原料渣油（减压渣油）氧化成CO和H2，再经变换反应使CO转化成H2、CO2，然后经低温甲醇洗工艺脱除CO2和H2S，最后经液氮洗脱除微量CO、CH4、Ar等杂质并调节氢氮比后经压缩进入卡萨利氨合成塔，生产出合格的产品液氨。
合成氨装置投产后，为适应公司总体生产优化、效益最大化的需要，又增设了抽氢气和抽合成气2套装置（氢气生产能力为24 000 m3/h，合成气生产能力为25 000 m3/h），为丁辛醇装置及厂区东部生产装置提供氢气、合成气产品，从而在公司范围内优化了产品结构，大大提高了总体经济效益。
自投产以来，虽然合成氨装置产品质量和生产能力均达到了设计要求，但公司始终坚持以一流技术生产合格产品，全面提高员工素质，不断强化内部管理，大力完善质量体系，深入开展提质降耗工作，对合成氨装置进行了部分技术改进，从而实现了装置工况的优化以及全公司原料与产品的平衡。
1 中压氮气回收利用
1.1 空分单元流程简介
原料空气从大气中吸入，经过滤器除去灰尘及其他杂质后，进入由蒸汽透平驱动的空压机，压缩后进入空冷塔冷却，空冷塔中的冷却水分段喷入，下段为冷却水，上段为冷冻水，冷冻水由蒸发冷却塔和氨深冷器提供。空气在空冷塔内自下而上与喷淋的冷却水逆流充分接触，在被冷却的同时又得到清洗。空气出空冷塔后，温度降至6～12 ℃，然后进入切换使用的分子筛吸附器，空气中的水分、二氧化碳等被吸附；分子筛吸附器为2台，交替使用，其中一台在使用时，另一台再生。分子筛吸附器的再生气为来自冷箱的污氮气，污氮气经分子筛再生加热器加热后，通入分子筛吸附器使其再生。净化后的空气进入冷箱，首先在主换热器中与返流气体换热，达到液化温度后进入精馏塔，经初步精馏后分离成氮气和富氧液空。上升的氮气经高压塔精馏后，在高压塔顶部获得纯氮气，部分氮气在冷凝蒸发器中液化（液氮一部分送回高压塔作为回流液，另一部分作为液氮产品送到液氮贮罐中贮存）；另一部分纯氮气从高压塔顶部引出，在主换热器和循环换热器中复热后送出冷箱，一小部分作为低压高纯氮送出，其余送入由蒸汽透平驱动的氮压机中压缩。从氮压机二段出口抽出一部分中压氮气去氮气增压透平膨胀机中膨胀制冷，补充空分装置所需的冷量；氮压机三段出口的中压氮气，一路送回空分冷箱，一路送至液氮洗系统。
1.2 中压氮气富余问题
为满足公司生产系统整体平衡的需要，2003年新上抽氢气、抽合成气装置，从气化系统后抽出13 000 m3/h左右的合成气，从600单元分子筛后抽出13 000 m3/h左右的氢气，导致合成氨装置产氨负荷下降，配氮量减少，而由于气化系统对氧气的需求量未减，空分单元未减负荷，因此中压氮气富余，只得放空。实际生产中，装置用中压氮气量在18 000 m3/h左右，中压氮气放空阀开度在20%左右，相当于富余中压氮气量约5 000 m3/h，富余中压氮气放空存在很大的浪费。为此，公司决定将富余中压氮气并入老厂区氮气管网加以利用。
1.3 富余中压氮气的回收
1.3.1 改造方案
合成氨装置中压氮气压力在7.6 MPa左右，老厂区氮气管网压力在1.2 MPa左右，需要将合成氨装置中压氮气的压力降到与老厂区氮气压力相同才可实现并网。因此，需要将7.6 MPa中压氮气引出后加减压自调阀，经减压阀降到1.2 MPa左右后并到老厂区氮气管网，减压阀前加有放空自调阀及安全阀，以确保减压阀故障状态下氮压机的正常运行；另外，如果减压阀前超压，减压自调阀将开大，如果减压阀后出现超压现象，减压阀将关闭，从而确保合成氨装置及其他装置的安全、稳定运行。
1.3.2 改造流程叙述
从7.6 MPa中压氮气外送2道阀门（1#、2#）后各自的1″导淋处引氮气，引出后在管廊上方变径为6″管，因为无法在线从6″放空管线处施工，2014年大修期间在氮压机三段放空管线上加6″阀门，与6″管线对接， 6″管线配至与老厂区来的中压氮气管线对接。对接前加气动减压阀，将7.6 MPa的中压氮气减压至1.2 MPa左右。减压阀后管线上方设有安全阀、放空阀。中压氮气回收系统流程见图1（虚线部分为技改内容）。
更多内容详见《中氮肥》2017年第2期