何伏牛，李国峰，杨高峰，俞明杰
（河南晋控天庆煤化工有限责任公司，河南 沁阳454592）
［摘 要］河南晋控天庆煤化工有限责任公司300 kt/a合成氨装置氨合成系统采用卡萨利低压氨合成工艺，多年来的生产数据表明同等负荷下夏季比冬季氨产量偏低约0.95 t/h。经分析与论证，认为问题源于合成水冷器夏季冷却效果不佳，解决问题的重点在于降低氨合成反应出塔气温度上。参考业内的做法，通过对技改投资、项目占地面积、运行费用等方面的比较，认为合成水冷器后串联二级水冷器的出塔气降温方案明显优于合成水冷器利用溴化锂制冷机组制低温冷却水取代循环水降温的方案。2020年4月，借氨合成系统停车大修之机，实施了增设二级水冷器的技改，并安装TSP-M超声波除垢防垢装置对合成水冷器进行除垢防护。优化技改后，夏季可多产液氨约0.95～1.20 t/h，氨合成系统运行压力下降，合成气压缩机组汽轮机蒸汽用量下降，氨合成系统运行工况得到优化。
［关键词］氨合成系统；夏季氨产量低；原因分析；合成水冷器；出塔气降温方案；增设二级水冷器；溴化锂制冷机组；超声波除垢防垢
［中图分类号］TQ113.26+6 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）06-0039-05
0 引 言
河南晋控天庆煤化工有限责任公司（简称晋控天庆）“30·52·3”项目（300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素、3×108 m3/a煤制天然气）于2015年1月18日投产。其中，氨合成系统采用卡萨利“三段两换热”低压氨合成工艺。通过对多年来生产运行数据的分析与比较，发现氨合成系统在同等负荷条件下夏季比冬季平均氨产量偏低约0.95 t/h（20～30 t/d），表现为夏季氨产量逐渐跌入“波谷”、冬季又逐渐恢复到“波峰”，这种周期性变化每年周而复始。为提高夏季氨产量及降低系统消耗，晋控天庆对影响氨产量的因素逐一进行了分析，并采取了相应的优化改造措施。以下对有关情况作一简介。
1 氨合成系统工艺流程简介
来自液氮洗系统的3.05 MPa、N2含量约25.0%、H2含量约75.0%的氨合成原料气（新鲜气），经合成气压缩机加压至14.5 MPa，与循环气压缩机来的循环气混合后送入氨合成进出塔换热器，被出塔热合成气加热至175～185 ℃，然后进入氨合成塔内换热器，被催化剂床层的高温气体加热至495～505 ℃后在催化剂床层进行氨合成反应。反应后出塔气经废热锅炉、进出塔换热器回收热量后温度降至90～110 ℃，经合成水冷器（E63104）冷却至25～40 ℃后进入冷热气换热器与入塔冷气换热，之后进入第一氨冷器、第二氨冷器与液氨换热依次降温至0～14 ℃和-7～-11 ℃，出塔气中的气氨冷凝为液氨，然后进入高压氨分离器进行气液分离。高压氨分离器出口的未反应气（循环气）经冷气气换热器回收冷量后返回循环气压缩机，循环使用；高压氨分离器分离出的液氨进入中压氨分离器，减压闪蒸出的气体补充至压缩机一段入口（回收使用），减压后的液氨经计量后送往氨球罐储存。
2 夏季氨产量低的原因分析
对氨分离器出口液氨流量计（FI63301）计量的夏季与冬季液氨产量（见表1）进行对比，发现冬季液氨产量比夏季液氨产量高出0.15～1.65 t/h（月均值0.95 t/h），生产负荷相同的条件下，为何冬季的氨产量比夏季高呢?以下从氨合成系统新鲜气量、循环水冷器换热管泄漏、氨冷器冷凝分离效果、循环水水质、合成水冷器循环水温度等方面查找原因。
更多内容详见《中氮肥》2021年第6期