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合成氨装置开车操作优化小结

[日期:2018-12-17] 来源:《中氮肥》2018年第6期  作者: [字体: ]

王爱民,林美玲,钱浩,曲洪昌,廖晓兵,刘峰

(中石油塔里木油田分公司塔西南炼油化工厂,新疆 泽普844804

 

[摘  要] 塔西南化肥厂200 kt/a合成氨装置在近年来的开车过程中,通过合理安排开车步骤、统筹好各环节的交叉作业,以及对转化系统、脱碳系统、合成冷冻系统等开车中的一些操作及参数控制进行优化,实现了自2015年以来合成氨装置连续3 a春季重启(上年冬季停车)均一次成功,达到了节能减排、降耗增效的目的,为今后进一步优化复工开车操作打下了坚实的基础。

[关键词]  合成氨装置;开车;操作优化;转化系统;脱碳系统;合成冷冻系统;压缩机组

[中图分类号]  TQ113.28[文献标志码]  B[文章编号]  1004-9932201806-0026-03

 

塔西南化肥厂200 kt/a合成氨装置采用美国Kellogg公司的低能耗、加压催化转化工艺生产合成气,装置设计产能为600 t/d合成氨。

2014年底,因为需要保民生(用天然气),合成氨装置开始进行冬季停工,2015年春季检修和复工开车,直至20177月装置全面停工,连续3 a保持冬季停工(2017年除外,当年7月停工)、来年春季检修和全面复工的局面。在这3 a合成氨装置的重启过程中,通过合理安排开车步骤、统筹好各环节的交叉作业,并对一些操作参数进行优化,在保证开车过程中各工序一次开车成功的同时,达到了节能减排、降耗增效、安全环保的目的。现对合成氨装置开车过程中各工段的操作优化进行总结。

1  转化系统操作优化

1.1  盘管的保护

为保证设备的长周期运行,开车过程中要注意对转化炉对流段换热盘管进行保护。合成氨装置在短停、大修后重启过程中,尤其要注意对对流二段(工艺空气预热段)和对流四段(天然气预热段)换热管的保护。在以往的大修过程中发现,二段炉空气分布器状态不是太好,原因可能是:在开车或较低负荷下运行时,空气盘管气量少,气体流速不均匀,以及空压机跳车后,为保证脱碳系统再沸器不超压而减少了保护盘管的蒸汽量,造成对流二段气量忽高忽低。为此,从保护设备角度考虑认为对流二段的保护蒸汽一定不能少,而对于脱碳系统再沸器超压的问题,可采取减少进入脱碳系统的气量、关闭再沸器连通阀等措施予以控制,重点是一定要保护好对流二段的盘管。

开车过程中,对流四段烟气经常超温,当对流四段盘管在烟气温度达到400 ℃时,我们采取了通部分天然气对盘管进行保护的措施;当后序工段需要解决问题、开车时间延后时,则对这部分保护气体进行回收。但经实践及论证,回收的这部分气体因温度较高,易造成仪表元件损坏,需要进一步地改造,综合各方面的因素考虑,最终我们对对流四段盘管保护气体没有进行进一步地回收利用。

在开车过程中,对流五段锅炉给水容易发生汽化,曾因汽包液位低触发全厂联锁停车。有条件的话开车过程中可以开高压锅炉给水泵透平,但我厂高压锅炉给水泵透平出现故障,故采取了加大锅炉间断排污、其余盘管多投保护气的措施,以减少烟气的热量,同时将汽包液位控制得高一些,并注意任何时候都不能将其上水阀开得太小。

1.2  蒸汽温度和压力的控制

在合成氨装置开车过程中,为避免蒸汽消耗过多,在合成冷冻系统开车之前,将高压蒸汽压力控制在8.0 MPa以内(正常生产时为12.5 MPa),且必须保证过热蒸汽温度高于460 ℃、中压蒸汽温度高于380 ℃,如此既可满足空压机的需求,也能节能降耗。

复工开车过程中,合成冷冻系统运行正常后,尿素装置才能开车;短停或者合成冷冻系统有问题时,尿素装置可以先开车,辅锅烟气温度在任何时候都保证不超过900 ℃;同时,复工开车过程中,要合理调节蒸汽系统,交叉作业,以保护设备为前提。

1.3  一段炉、二段炉温度的控制

由于转化系统开车时后工序尚处于准备及正在开车阶段,系统负荷较低,此时一段炉温度控制得低一些,这样既能保证一段炉的转化反应,又可节省燃料气,且转化管壁温也低。二段炉可适当多加些空气,提高二段炉废热锅炉(101-C)的产汽量以减轻辅锅的负荷,降低消耗的同时减轻一段炉的负荷,又可满足对二段炉出口甲烷转化率的要求。

1.4  水碳比的控制

在开车阶段或装置负荷较低时,水碳比一般控制得较高;当情况许可时(如后续系统已产氨或尿素装置已开车),则提高系统负荷和压力,控制适当的水碳比(稍低一些),避免高水碳比造成转化系统压降大、燃料气消耗多和余热利用率低等现象,即高水碳比不利于降低系统能耗和热量的回收利用。

1.5  优化低变系统升温程序

在复工开车的过程中,先将一段炉、二段炉、高变炉、低变炉一起串起来整体升温(如图1),当一段炉升温至420 ℃左右、由氮气切换为蒸汽升温时,再将低变炉进行单独升温,室内外人员切换阀门时须配合好,通过开关图11#2#3#4#阀门即可利用空气压缩机三、四段出气对低变炉进行单独升温还原。

更多内容详见《中氮肥》2018年第6

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