谢辉，高小杰
（安徽泉盛化工有限公司，安徽 定远233290）
［摘 要］安徽泉盛化工有限公司320 kt/a合成氨装置于2022年7月底顺利投产。针对透平凝结水和蒸汽冷凝液直接返回脱盐水产水箱致外供新鲜脱盐水温度偏高给各主生产系统带来的一系列问题，泉盛化工对合成氨装置水/汽系统实施了一系列节能技改：2023年5月实施蒸汽冷凝液系统优化改造，由变换除氧器接收系统蒸汽冷凝液和透平凝结水，变换除氧器只需少量间断性补充冷脱盐水；2023年5月实施低温甲醇洗系统蒸汽冷凝液优化利用改造，甲醇水分馏塔底再沸器冷凝液闪蒸出的低压蒸汽并入热再生塔底再沸器利用；2023年3月实施蒸汽管道疏水系统优化改造，蒸汽管道疏水引入封闭的蒸汽闪蒸罐内闪蒸得到低压饱和蒸汽并入0.6 MPa蒸汽管网，闪蒸后的蒸汽冷凝液再并入蒸汽冷凝液管网。优化改造后，氨合成冷冻系统、变换气冷却系统等运行工况明显好转，并取得了不错的节能效益。
［关键词］合成氨装置；蒸汽冷凝液系统；低温甲醇洗系统蒸汽冷凝液；蒸汽管道疏水系统；优化改造；节能减排
［中图分类号］TQ113.28 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）02-0035-03
0 引 言
安徽泉盛化工有限公司（简称泉盛化工，其前身定远县化肥厂始建于1969年，2008年7月安徽晋煤中能化工股份有限公司将其全资收购）位于安徽省滁州市定远县盐化工业园，是以煤化工为主导产业的综合型化工企业，终端产品主要有尿素、液氨、甲醇、双氧水和氢气，同时担负园区供热任务。为适应产业发展趋势，泉盛化工积极选用新技术和新工艺对现有产能进行升级改造，于2018年3月投资新建320 kt/a合成氨装置（即年产32万吨氨醇装置原料和动力结构调整项目，以拓宽气化原料煤种、降低生产成本；项目前期调研阶段甲醇市场行情较好，但项目开工建设以来合成氨市场行情明显好于甲醇，故不再增设联醇系统），采用航天炉粉煤加压气化工艺制粗合成气，节能型等温变换工艺转化粗合成气中的CO、大连理工低温甲醇洗工艺脱除变换气中的CO2和H2S等酸性气、杭氧集团液氮洗工艺精制合成气，氨合成系统采用南京聚拓低压合成工艺，即装置主工艺流程为中型合成氨装置普遍采用的气体净化与低压氨合成工艺，具有流程简单、性能可靠和运行稳定等特点，装置于2022年7月底投料开车，顺利产出合格液氨产品。经试运行、短停消缺和其他局部技改等，目前装置运行稳定，主产品产量和主要物料消耗等指标均能达到或优于设计值，合成氨生产综合能耗较改造前显著下降，取得了较好的经济效益。
泉盛化工320 kt/a合成氨装置核心动力设备“五大压缩机组”均采用全凝式汽轮机驱动，设计满负荷生产时可回收透平凝结水205.2 t/h，同时合成氨装置回收各类蒸汽冷凝液45.5 t/h。透平凝结水与蒸汽冷凝液分别设置收集管网，两者在脱盐水站混合、除杂后直接返回脱盐水产水箱循环利用。经过近1 a的试运行，本套合成氨装置在热能回收利用方面存在的不足逐渐暴露出来——透平凝结水和蒸汽冷凝液直接返回脱盐水产水箱后，脱盐水站外供新鲜脱盐水温度偏高，造成氨合成系统脱盐水加热器出口气相温度高达58 ℃（设计指标为42.5 ℃）、变换系统脱盐水加热器气相出口温度高达62 ℃（设计指标为48.2 ℃），对氨合成冷冻系统负荷及变换气冷却系统负荷影响明显。后通过对合成氨装置水/汽系统实施一系列优化技改，上述问题得到了解决，并取得了不错的节能效益。以下对有关情况作一总结。
1 脱盐水（冷凝液/凝结水）系统流程简介
泉盛化工320 kt/a合成氨装置脱盐水站采用“超滤＋两级反渗透＋EDI”工艺制取新鲜脱盐水，设计脱盐水产能为400 t/h，与汽轮机产出的205.2 t/h透平凝结水和45.5 t/h蒸汽冷凝液混合作为新鲜脱盐水。新鲜脱盐水经升压泵提压至1.5 MPa供管网，主要用于动力站除氧器补水、变换除氧器补水、部分系统洗涤水等：一部分新鲜脱盐水经变换系统第二脱盐水加热器加热后去往变换除氧器，经热力除氧并由泵提压后送往氨合成系统中压/低压废锅、变换系统中压/低压汽包、气化系统汽包及硫回收系统汽包副产饱和蒸汽；另一部分新鲜脱盐水经氨合成系统脱盐水加热器预热后去往变换系统第一脱盐水加热器，温度提升后用作动力站除氧器补水；少量新鲜脱盐水去往气化岛作为机泵密封水等，还有约15 t/h脱盐水补入变换系统脱盐水槽，经往复泵提压后作为变换气脱氨塔洗涤水等。
泉盛化工320 kt/a合成氨装置共有5台汽轮机拖动的压缩机组，分别为空分装置的空气压缩机组和氮气压缩机组、氨合成系统的合成气压缩机组、氨压缩机组以及气化系统的输煤CO2压缩机组（低温甲醇洗系统副产的CO2主要用作航天炉气化系统输煤载气，富余CO2送往泉盛化工老厂区尿素装置往复式CO2压缩机用作尿素生产原料，320 kt/a合成氨装置配套尿素装置正在建设中），5台汽轮机均为全凝式（驱动蒸汽为热电锅炉来的9.8 MPa、520 ℃高压过热蒸汽），透平凝结水通过独立管网送往脱盐水站，在脱盐水站与蒸汽冷凝液混合除杂后进入脱盐水产水箱。实测满负荷生产期间5台汽轮机凝结水合计为201.7 t/h（实测透平凝结水总管温度42.8 ℃），其中，空气压缩机组凝结水90.5 t/h（42.5 ℃）、氮气压缩机组凝结水17.8 t/h（44.1 ℃）、合成气压缩机组凝结水48.4 t/h（42.4 ℃）、氨压缩机组凝结水30.7 t/h（43.1 ℃）、CO2压缩机组凝结水14.3 t/h（42.2 ℃）。
泉盛化工320 kt/a合成氨装置内多处使用蒸汽作为热源，通过各类加热器、再沸器、蒸汽盘管等对工艺介质进行加热，实测满负荷生产期间各系统换热器蒸汽冷凝液产出量合计为47 t/h（实测蒸汽冷凝液总管温度118 ℃），其中，空分装置分子筛加热器冷凝液8 t/h（127 ℃），气化系统CO2加热器冷凝液6 t/h（108 ℃）、伴热蒸汽冷凝液8 t/h（114 ℃），低温甲醇洗系统热再生塔底再沸器冷凝液15 t/h（116 ℃）、甲醇水分馏塔（习称甲醇水分离塔，大连理工低温甲醇洗工艺包统称甲醇水分馏塔）底再沸器冷凝液6.3 t/h（122 ℃），液氮洗系统再生氮气加热器冷凝液0.7 t/h（124 ℃）、火炬气加热器冷凝液3 t/h（101 ℃）。
2 蒸汽冷凝液系统运行问题及优化改造
更多内容详见《中氮肥》2024年第2期