葛超伟
（安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽 临泉236400）
［摘 要］安徽晋煤中能化工股份有限公司三期航天炉项目——“600 kt/a合成氨原料路线调整节能技术改造项目”一期工程（三期合成氨装置）采用新型粉煤加压气化（航天炉）、可控移热变换、低温甲醇洗脱硫脱碳、液氮洗脱除微量CO、低压氨合成工艺。2020年6月三期合成氨装置投产后，由于系统热能回收利用效率不高、公用工程设计匹配度不尽合理等方面的原因，存在变换气温度偏高、变换除氧器放空量大、氨压缩机负荷重、低温甲醇洗系统尾气H2S含量超标等问题，采取新增蒸汽冷凝液冷却器、增设乏汽回收器、尽可能采购选定的原料煤煤种、对空分装置至低温甲醇洗系统气提氮气管线进行保冷、加大低温甲醇洗系统工况调整等优化改造措施后，三期合成氨装置运行稳定且已实现达产达标。
［关键词］航天炉；合成氨装置；变换气温度高；变换除氧器放空量大；氨压缩机负荷重；低温甲醇洗尾气超标；问题分析；优化改造
［中图分类号］TQ113.26+4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）04-0027-04
0 引 言
安徽晋煤中能化工股份有限公司（简称中能化工）有3套航天炉粉煤加压气化装置（共3台航天炉），分3期建设；其中，三期航天炉项目为“600 kt/a合成氨原料路线调整节能技术改造项目”，三期项目一期工程（简称三期合成氨装置）于2020年6月投产。近年来，以航天炉为代表的粉煤加压气化工艺在国内新型煤化工产业中被广泛采用，其在煤制甲醇、煤制合成氨、煤制烯烃、煤制天然气、煤制油、煤制乙二醇等诸多领域均有应用业绩。
中能化工三期合成氨装置采用新型粉煤加压气化（航天炉）、可控移热变换、低温甲醇洗脱硫脱碳、液氮洗脱除微量CO、低压氨合成工艺，于2020年6月打通全系统流程，产出合格产品。装置投运后，由于系统热能回收利用效率不高、公用工程设计匹配度不尽合理等方面的原因，存在变换气温度偏高、变换除氧器放空量大、氨压缩机负荷重、低温甲醇洗系统尾气H2S含量超标等问题，经不断地技术改造与优化调整，现三期合成氨装置运行稳定且已实现达产达标。以下对有关情况作一总结。
1 变换系统问题分析及优化改造
1.1 变换气温度偏高
1.1.1 问题描述与分析
三期合成氨装置原始设计中，将变换系统蒸汽冷凝液（约80 t/h、105 ℃）直接收集后送往脱盐水站除铁过滤器除杂过滤后再利用，流程中未对冷凝液进行降温处理，冷凝液与新制脱盐水在脱盐水槽混合后外供各岗位。2021年2月，测得脱盐水槽内脱盐水温度高达52 ℃，而变换气冷却洗涤塔直接采用脱盐水对变换气进行洗涤和冷却，高温脱盐水对变换气完全没有冷却效果，导致变换系统出口气温度高达44 ℃，温度偏高的变换气进入低温甲醇洗系统后，会在一定程度上增加低温甲醇洗煤气冷却系统的负荷，致使循环甲醇温度不易降低。
1.1.2 优化改造措施
中能化工组织工艺人员对变换系统蒸汽冷凝液流程展开分析与排查，与设计院进行对接计算后发现，若在其流程中设置蒸汽冷凝液冷却器先行适当降温，然后再送往脱盐水站，得到温度适宜的新鲜脱盐水供各用户使用，可以解决变换系统出口气温度高的问题。考虑到三期合成氨装置整体流程已经成型，没有条件进行大范围改造，再次梳理流程后经讨论决定，在合成岗位新增1台列管式换热器（Φ1 400 mm×10 946 mm，换热面积358.4 m2），利用部分新鲜脱盐水冷却变换蒸汽冷凝液，冷却后的蒸汽冷凝液，一部分去合成蒸发冷凝器，新鲜脱盐水被加热至约60 ℃后去往锅炉给水预热器，经加热和除氧后作为变换汽包补水；剩余部分蒸汽冷凝液经新鲜脱盐水冷却后仍送往脱盐水站进行后续处理。
本项技改于2021年4月实施，新增蒸汽冷凝液冷却器后工质主要温度数据见表1。
由表1可以看出，改造后脱盐水站外供脱盐水温度由约52 ℃降至约37 ℃，变换系统出口气温度由约44 ℃降至约37 ℃。变换气温度降低后，夹带的水分得到良好分离，低温甲醇洗系统进口原料气冷却器后工艺气温度下降约8 ℃，原料气冷却分离效果明显增强，保证了系统的稳定运行。
1.2 变换除氧器放空量偏大
1.2.1 问题描述与分析
更多内容详见《中氮肥》2022年第4期