氨醇优化合成系统改造运行小结

王海霞(太原理工大学 山西太原030000)

1 改造前工艺状况

1.1 合成氨一分厂

山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司合成氨一分厂有1#，2#和3#系统，造气系统共有27台固定层间歇造气炉，造气原料采用阳泉块煤和煤棒。

1#系统合成氨产能由150 kt/a扩至200 kt/a，半水煤气脱硫、半水煤气变换、变换气脱硫、变换气脱碳系统分别采用栲胶脱硫、2.0 MPa耐硫全低变、DDS脱硫和NHD脱碳工艺，合成系统采用双甲合成工艺。合成系统由湖南安淳高新技术有限公司承建，工作压力为23.2 MPa，氨合成塔采用三轴两径结构的IIIJD型Φ1 400 mm合成塔及矮胖形Φ1 000 mm合成塔，醇化装置采用三轴两径结构的IIIJD型Φ1 400 mm醇化塔，烷化装置采用二轴一径Φ1 200 mm烷化塔。

2#系统合成氨产能为80 kt/a，半水煤气脱硫、半水煤气变换、变换气脱硫、变换气脱碳系统分别采用栲胶脱硫、0.8 MPa耐硫全低变、DDS脱硫和变压吸附(PSA)脱碳工艺，合成系统采用26.5 MPa双甲合成工艺(Φ800 mm烷化塔及醇化塔，Φ1 000 mm和Φ600 mm氨合成塔)。

3#系统合成氨产能150 kt/a，半水煤气脱硫、半水煤气变换、变换气脱硫、变换气脱碳系统分别采用栲胶脱硫、0.8 MPa耐硫全低变、DDS脱硫和NHD脱碳工艺，合成系统采用铜洗联产甲醇工艺(Φ1 000 mm甲醇合成塔)，有25.5 MPa三轴一径结构Φ1 200 mm合成系统和25.5 MPa矮胖形单管并流结构Φ1 000 mm合成系统各1套。

1.2 合成氨二分厂

山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司合成氨二分厂气化系统采用丰喜集团临猗分公司与清华大学合作共同研发的气化压力为4.0 MPa的清华炉(3台为耐火砖炉，1台为水冷壁炉)，单炉投煤量约700 t/d，所用煤种大部分为神木煤。合成氨二分厂有2套各100 kt/a 单醇装置和1套240 kt/a合成氨装置。

200 kt/a甲醇装置采用高水气比耐硫低温变换工艺、位阻胺变换气脱硫工艺、自主研发的低温低浓度选择氧化硫回收技术、MDEA变换气脱碳技术以及5.0 MPa低压甲醇合成工艺。240 kt/a合成氨装置采用高水气比耐硫低温变换、低温甲醇洗脱硫脱碳、低温低浓度选择氧化硫回收技术以及由湖南安淳高新技术有限公司提供的醇烃化合成技术，氨合成压力为16.5 MPa，合成塔直径为Φ2 500 mm。

2 改造后工艺状况

合成氨二分厂于2014年3月初开始建设，2008年因甲醇市场不景气而停建的三期100 kt/a甲醇合成装置在2014年4月中旬投入运行。该项目由河北正元化工工程设计有限公司进行设计，丰喜化工设备有限公司安装分公司施工。

三期甲醇合成装置投运后，将合成氨二分厂水煤浆气化炉(3开1备)制得的原料气经过耐硫低温变换、位阻胺脱硫、MDEA脱碳后，送往3套5.0 MPa低压甲醇合成装置，甲醇产量达350 kt/a； 合成氨二分厂氨醇优化240 kt/a合成氨装置采用由合成氨一分厂2#和3#系统压缩机六段出口分别提供25 500 m3/h(标态)和40 500 m3/h(标态)的氢氮气。这2股氢氮气混合后经过1根Φ219 mm×32 mm、长540 m总管送至氨醇优化240 kt/a合成氨装置，氨醇优化240 kt/a合成氨装置合成系统的醇化循环机、烃化电炉、氢压机、氮压机等停运。原合成氨一分厂2#系统Φ1 000 mm合成装置(代替原 1#系统矮胖形Φ1 000 mm合成装置)和1#系统原有的Φ1 400 mm合成装置组成1#系统，原 1#系统矮胖形Φ1 000 mm合成装置及3#系统Φ1 200 mm和Φ1 000 mm合成装置停运。

合成氨一分厂2#和3#合成氨装置合成系统现运行压力23.0～24.0 MPa，氨醇优化240 kt/a合成氨装置合成氨系统合成设计压力20.0 MPa、工作压力16.5 MPa。经过改造后，合成氨一分厂2#和3#合成系统氨合成塔压力下降，氢氮气压缩功也随之大幅度降低，压缩机使用周期也得以延长，吨氨电耗费用降低。

将合成氨一分厂2#和3#系统合成精炼气送至氨醇优化240 kt/a合成氨装置Φ2 500 mm合成塔内，Φ2 500 mm合成系统正常可接收精炼气120 000 m3/h(标态)，合成压力由24.0 MPa降至16.5 MPa，合成氨产量达到200 kt/a。

3 改造效果

(1)合成系统改造共投资188万元，其中：管材81万元，阀门、法兰、管件为20万元，土建10万元，安装47万元，防腐5万元，其他费用25万元。

(2) 改造前，2#系统合成装置压力为26.5 MPa，3#系统合成装置压力25.5 MPa；氨醇优化240 kt/a合成氨装置(Φ2 500 mm合成装置)系统压力为16.5 MPa。改造后，2#和3#系统合成装置压力降低了9.0～10.0 MPa。

(3)改造前，1#系统精炼气送至Φ1 400 mm和矮胖形Φ1 000 mm合成装置；改造后，精炼气送至Φ1 400 mm 合成装置和Φ1 000 mm合成装置，1#合成系统压力由原来的23.2 MPa降至22.0 MPa左右。

改造前、后2#，3#和1#系统压缩、合成对比如表1所示。

表1改造前、后2#，3#和1#系统压缩、合成对比

从表1中可看出：2#和3#系统压缩机六段出口压力下降后，压缩工段吨氨节电68.5 kW·h，合成工段吨氨节电64.21 kW·h ；1#系统压缩机压力下降后，压缩工段吨氨节电33.9 kW·h，合成工段吨氨节电18.40 kW·h；按电价0.387元/(kW·h )、日产氨1 225 t、月生产天数30 d计，改造后，各系统的合成工段平均吨氨节电约43.50 kW·h，月节电费用约为61.87万元。

从经济效益分析看，该项目总投资188万元，则3个多月即可收回全部投资，投资少，见效快，经济效益显著，达到了预期效果。