刘加洪，黄宪辉
（贵州开阳化工有限公司，贵州 开阳550306）
［摘 要］贵州开阳化工有限公司500 kt/a合成氨装置低温甲醇洗系统设置有2台往复式循环气压缩机（一开一备），由于其设计余量大，长期以来存在循环气压缩机电耗高以及低负荷下（气化炉单炉运行时）不能启动运行的问题。在对比分析旁路调节、部分行程压开进气阀调节、转速调节、余隙调节等四种改造方案的基础上，2022年4月对1台循环气压缩机实施了增设余隙调节系统的改造（另一台计划于2024年实施同样的技改）后，实现了循环气压缩机出口气的“零回流”，降低了电耗，且低负荷下循环气压缩机也能启动运行，增产了合成氨，减排了CO2，助力了合成氨装置的优质运行。
［关键词］低温甲醇洗系统；往复式循环气压缩机；运行问题；改造方案；余隙调节；节能效果；效益分析
［中图分类号］TQ113.26+4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）05-0020-03
0 引 言
贵州开阳化工有限公司（简称开阳化工）500 kt/a合成氨装置于2013年1月建成投产，其主要生产工艺为4 MPa干煤粉加压气化（2台科林炉，两开无备）、中温耐硫变换、大连理工低温甲醇洗（七塔流程）、杭州中泰液氮洗、瑞士卡萨利15 MPa低压氨合成工艺；其中，低温甲醇洗系统设置有2台往复式循环气压缩机（一开一备），用于回收富甲醇闪蒸后循环气中的H2，回收的H2经提压后并入低温甲醇洗系统入口变换气中用于生产合成氨。由于循环气压缩机设计余量大，实际生产中长期以来循环气压缩机回流阀开度大，部分气体回流循环压缩，造成电能浪费，且在单台气化炉运行时，因富甲醇闪蒸量小，循环气压缩机不具备开车条件，循环气只能排放至火炬燃烧，造成浪费。2022年4月，开阳化工对1台循环气压缩机实施了节能改造，并实现了循环气压缩机的低负荷运行，收到了较好的效果。以下对有关情况作一总结。
1 循环气压缩机概况
工艺流程：从甲醇洗涤塔（T3001）底出来的富H2S甲醇液减压后进入1#闪蒸分离罐（V3002），闪蒸出溶解在甲醇液中的H2和CO2（含少量CH3OH、N2、H2S、CH4、CO），与2#闪蒸分离罐（V3003）出来的H2和CO2（含少量CH3OH、N2、H2S、CH4、CO）以及液氮洗系统返回的H2合并后进入循环气压缩机，循环气压缩机入口气中H2含量41.93%、CO2含量51.77%，提压后并入低温甲醇洗系统入口变换气中予以回收利用。
设备参数：循环气压缩机为卧式往复式压缩机，为两级两气缸结构（一级1个气缸、二级1个气缸），采用旁路调节方式调节流量，由电机拖动，配套电机功率为630 kW；设计额定排气量8 700 m3/h（标态，下同）、最大排气量10 005 m3/h、最小排气量5 220 m3/h；吸气压力0.9 MPa、排气压力3.6 MPa，吸气温度-29.38 ℃、排气温度40 ℃。
2 循环气压缩机运行情况
开阳化工循环气压缩机于2013年1月投运，在其10 a来的运行中，由于设计额定排气量偏大（系统满负荷运行时实际排气量平均为5 000 m3/h，设计额定排气量为实际排气量的174%），系统满负荷运行时，其回流阀长期保持25%以上的开度，部分气体循环压缩，循环气压缩机效率低；而在系统半负荷（单台气化炉）运行时，因排气量小（单台气化炉运行时其实际排气量约为3 300 m3/h），循环气压缩机难以满足启动条件，此部分循环气只能排放至火炬燃烧，不仅造成能源浪费、生产成本增加，而且CO2排放增加不利于环境保护。
2021年循环气压缩机运行时间及耗电量统计情况表明，全年系统满负荷运行316 d，在此期间，循环气压缩机排气量为4 300～5 000 m3/h，电能消耗达379.2×104 kW·h，折合日耗电12 000 kW·h、小时耗电500 kW·h；全年系统半负荷运行17 d，循环气压缩机不满足启动条件，约3 300 m3/h循环气只能放空至火炬燃烧，17 d共浪费循环气134.6×104 m3，循环气中H2约占41.93%，折合浪费H2 56.44×104 m3，生产吨氨耗H2以1 977 m3（理论值）计，2021年系统半负荷运行时因循环气压缩机不满足启动条件共少产液氨约285.5 t。
3 改造方案
3.1 循环气压缩机流量调节方法对比
更多内容详见《中氮肥》2023年第5期