雷朝红，鲍胜俭
（陕西神木化学工业有限公司，陕西 神木719319）
［摘 要］陕西神木化学工业有限公司400 kt/a煤基甲醇装置通过氨冷冻系统为低温甲醇洗系统提供冷量，自2008年原始开车以来，氨冷冻系统运行工况基本能够满足生产所需，但也存在一些问题：早期出现的氨压缩机一段入口分离器积液、氨压缩机干气密封一级放空管线堵塞等问题通过整改早已予以解决；而随着2013年甲醇装置实现满负荷常态化运行以来，氨冷冻系统运行工况与设计工况偏离的问题（夏季氨压缩机组无法提供足够的制冷量）逐渐凸显并迟迟未得到解决。经分析与论证，氨压缩机工况偏离设计问题源于加气段（省功器等组件）无补气（因故取消）；经核算，将省功器换为过冷器，既可保证加气段气量又能满足系统所需的气氨压力，由此加气段可顺利补气以提高机组制冷量。过冷器投用后，2019年9月氨压缩机的运行标定数据显示，机组各运行参数与设计值基本相符，其制冷量达到设计值，夏季完全可以满足低温甲醇洗系统运行所需，节能效果明显。
［关键词］低温甲醇洗；氨冷冻系统；运行问题；原因分析；加气段无补气；省功器；过冷器；优化技改
［中图分类号］TQ025.4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）05-0046-04
0 引 言
现代煤化工装置均设有净化系统（脱硫脱碳），典型的有低温甲醇洗工艺。低温甲醇洗工艺，是以甲醇为吸收剂，利用甲醇在高压低温下对变换气（或工艺气）中的H2S、CO2以及各种有机硫溶解吸收性大而对CO和H2溶解吸收性小的特点，来脱除变换气中的酸性气等杂质，控制出工段净化气气质符合后续系统的工艺要求。吸收了H2S、CO2以及各种有机硫等杂质后的富甲醇进行减压解吸、气提和加热，再生后循环使用。此过程中，大多通过丙烯压缩机制冷来为低温甲醇洗系统提供冷量，尤其是大型煤化工装置；小部分通过氨压缩机制冷来为低温甲醇洗系统提供冷量，早期煤化工装置中应用相对较多。
陕西神木化学工业有限公司（简称神木化工）400 kt/a煤基甲醇装置气体净化单元采用大连理工大学开发的低温甲醇洗工艺，通过沈鼓集团提供的氨压缩冷冻系统为低温甲醇洗系统提供冷量，氨压缩机组（离心式）采用汽轮机驱动，以气氨为介质，通过压缩、冷凝、节流膨胀、蒸发以实现制冷，在低温甲醇洗系统开车前提供冷量降低溶液温度，在低温甲醇洗系统投运后补偿系统冷量损失。
1 氨冷冻系统工艺气流程简述
自低温甲醇洗系统来的气氨进入氨分离器Ⅰ（VⅡ2301），与来自温度自调（TV22310）、防喘阀（FV22310）以及中间储氨罐（VⅡ2303）的气氨、液氨混合后，分离夹带的液氨后进入氨压缩机一段入口［流量为31 453 m3/h、压力0.073 6 MPa（A）、温度-36 ℃］，经过一段六级压缩后［压力0.386 MPa（A）、温度105.2 ℃］进入低压气体冷却器（EⅡ2301）冷却，再与来自氨分离器Ⅱ（VⅡ2302）的气氨混合［混合气流量37 433 m3/h、压力0.361 MPa（A）、温度34 ℃］，进入氨压缩机二段经过三级（叶轮）压缩，接着进入高压气体冷却器（EⅡ2302）冷却至42 ℃［流量37 398 m3/h、压力0.698 MPa（A）］,然后进入氨压缩机三段经四级（叶轮）压缩，氨压缩机出口气［压力1.661 MPa（A）、温度130.6 ℃］经防喘振冷却器（EⅡ2303）冷却后，一小部分经防喘振调节阀FV22310 和FV22320回到氨分离器Ⅰ（VⅡ2301）和氨分离器Ⅱ（VⅡ2302），大部分则经氨冷凝器（EⅡ2304A/B）冷凝为液氨回流到液氨储槽（VⅡ2304）；液氨储槽（VⅡ2304）内的液氨经自调阀（LV22337）减压后进入省功器（VⅡ2305），省功器内液氨经总管送低温甲醇洗系统1#甲醇氨冷器（EⅡ0203）、2#甲醇氨冷器（EⅡ0204）、3#甲醇氨冷器（EⅡ0205）、甲醇再生塔回流氨冷器（EⅡ0213），液氨经节流膨胀、蒸发为低温气氨，后经气氨总管返回氨分离器Ⅰ（VⅡ2301）。
2 氨冷冻系统运行问题及整改措施
神木化工400 kt/a甲醇项目于2006年6月开工，2008年7月20日一次投料成功，2008年8月4日顺利产出合格精甲醇，2008年12月16日甲醇装置运行负荷达到100%，转入正常生产阶段。其低温甲醇洗氨冷冻系统采用沈鼓集团生产的氨压缩机，型号为MCL706+2MCL707，自原始开车以来，氨冷冻系统运行工况基本能够满足低温甲醇洗系统运行所需，但也存在如下一些问题：氨压缩机一段入口分离器积液，导致分离器液位升高，一段入口流量大幅波动，机组转速波动；氨压缩机干气密封一级放空管线堵塞，导致一级放空气流量降低，放空阀前压力升高等；夏季现场运行工况与设计工况完全偏离，尤其是每年夏季极端高温天气情况下氨压缩机组负荷已达到其最大出力、机组转速达到最高点、汽轮机驱动蒸汽调节阀开度超过90%，低温甲醇洗系统所需冷量仍稍有欠缺，出氨冷器的酸性气温度较设计值偏高约15 ℃（设计值为-33 ℃），机组制冷量与设计负荷存在10%的偏差，能耗偏高。通过对氨冷冻系统运行数据及氨压缩机组基础数据的详细分析，寻找氨冷冻系统优化改进思路尤为重要。
2.1 氨压缩机一段入口分离器积液
2.1.1 原因分析
2008年400 kt/a甲醇装置投运后，氨压缩机一段入口分离器经常出现积液现象，严重威胁机组的安全运行。结合现场设备布局及工艺原理，分析认为主要有两方面的原因：一是后续流程没有消耗掉那么多冷量，导致液氨并没有完全汽化，液氨循环回来之后积聚在氨压缩机一段入口分离器内；二是防喘振冷却器设置不合理，在防喘振流量较小的情况下，气氨易在防喘振冷却器底部冷凝成液氨，达到一定量时就会被气流带入一段入口分离器内。
2.1.2 整改措施
更多内容详见《中氮肥》2021年第5期