影响合成氨生产因素的总结

影响合成氨生产因素的总结
应有文
【摘要】分析影响合成氨生产环节的系统因素,对合成氨生产过程中的安全、产量及消耗的影响,及消除不利因素的所需进行的技术改造和工艺优化.
【期刊名称】《江西化工》
【年(卷),期】2012(000)002
【总页数】2页(P258-259)
【关键词】合成氨;影响因素;改造;优化工艺
【作者】应有文
【作者单位】昌九生化股份有限公司江氨分公司,江西南昌330012
【正文语种】中文
昌九生化股份有限公司江氨分公司现有90kt/年合成氨装置一套，联产甲醇40kt/年，联产尿素170kt/年。

脱硫采用MSQ工艺，变换采用Co－Mo宽温催化剂全低变工艺，脱碳采用碳酸丙烯脂工艺，脱除微量CO、CO2采用甲醇化串铜洗法
工艺，甲醇合成采用铜基催化剂12.9MPa高压合成工艺，氨合成采用31.4MPa
高压合成工艺，尿素合成采用水溶液全循环法工艺。

合成氨系统经过多年生产、技改、扩产走了不少弯路，取得了一些生产技术管理经验。

目前系统上还存在着不少瓶颈对合成氨生产的安全、稳定、消耗有重要影响，现按轻重缓急分述如下:
造气炉况对合成氨安全、稳定、消耗影响极大，正常生产应从以下几方面加以控制。

1.1 炉温控制:包括炉上炉下温度控制和气化层温度控制。

炉上温度过高气体带热量多，热损增大影响煤耗，温度过低蒸气分解率低，煤气产量和质量降低，亦会影响煤耗。

炉下温度过高易损坏炉蓖、灰盘、下吹管线等设备。

1.2 气化层控制:维持稳定的气化层对蒸气分解率、返焦率、半水煤气质量、防止炉上结疤和炉蓖损坏意义重大。

气化层的位置和状况，主要取决于炉炉条机的转速，上下吹时间、上下吹蒸气用量及吹风量，还可从炉面状况、试火棍状况、灰渣状况来判断气化层新工艺状况。

1.3 半水煤气成分的控制:半水煤气成分的控制包括氢氮比、CH4、O2、CO2含量的调节，其中氢氮比的调节是贯穿合成氨生产的主线。

在联醇生产中影响氢氮比的因素增多，醇氨比的变化、变换率的变化、甲醇合成效率的变化、氨合成循环气中惰性气体含量的变化都会影响氢氨比，生产调度要把握好这些变化的度，判断变化的幅度、恢复时间来决定源头造气如何调整及调整的幅度，否则就会顾此失彼造成系统更大的波动。

1.4 循环时间的控制:主要由气化燃料的活性决定。

活性高，气化反应速度快，可适当提高吹风速度和蒸气流速，相应缩短制气循环时间。

反之活性较低的燃料宜采用较长的制气循环时间。

其次根据火层的偏移情况，为了稳定火层可临时调整各步骤的时间参数。

压缩机工况对合成氨稳产及能耗影响极大，目前影响压缩机工况的主要因素有: 2.1 D600风机打气量随着叶轮积灰慢慢下降，半脱塔阻力随着时间慢慢增加，会造成压缩机一进压力下降，总体打气量受限制。

2.2 压缩机各段水冷器泄漏严重，过夏能耗极高。

一、二段凡尔受半脱塔雾沫夹带影响积硫、积灰严重，更换频繁，开停机对消耗影响较大。

2.3 由于系统三出四进压差，五出六进压差逐渐加大，偏离压缩机原始设计工况太大，压缩机活塞力不得平衡造成主轴、曲轴等运转部件受力状况恶化，烧瓦、断活
塞杆等经常发生，压缩机检修频次增加，而检修质量却日益下降，压缩机正常运转周期大大缩短。

2.4 压缩机开停机、倒机控制不好，引起系统气量的大幅波动，增加半脱塔、变脱塔、CO2吸收塔，铜洗塔、碱洗塔带液的机会，甚至出现过倒机引起氨合成触媒
中毒的事故。

变换工段是合成氨生产承上启下的一个重要工段，全低变工况对甲醇合成氢碳比、669微量、氨合成氢氮比影响很大，目前影响全低变工况的主要因素有:
3.1 造气氧高对预变炉、一段炉温造成较大影响，用降低预变炉入口温度来控制的操作弹性较小，氧含量超过0.6%时很难控制，被迫减小汽气比来控制炉温从而引起变换气CO的大幅波动，造成甲醇合成塔炉温波动、669微量波动、氨合成氢氮比波动等一系列影响，对系统稳产、消耗极其不利。

目前对些还没有很好的解决办法，只能采取稳定造气炉况，加强单炉、总管人工分析频次，提高在线监测仪表精度等措施，争取在氧不太高时及时发现。

权衡利弊宜将气柜容量控制在较低限操作，以便能较快调整氧含量。

3.2 全低变系统改造增加了很多设备，造成系统阻力增加，三段出口压力超标，影响负荷。

系统阻力主要集中在饱和热水塔、低变炉、淬冷器、水加热器、变脱塔等。

06年因二段淬冷器活性氧化铝球塌陷堵塞出口管，造成二段淬冷器阻力达
0.8MPa，二段炉锅底被压塌，气体走短路，三段炉温无法控制，被迫提前停系统进行大修。

3.3 Co－Mo宽温催化剂需硫化才具有高活性，为维持其高活性半水煤气中需控制100～150ppm总硫以避免其返硫化失活，如此造成全低系统腐蚀严重，经常出现不可控泄漏而引起系统停车。

脱硫包括湿法脱硫和干法脱硫，湿法脱硫包括半水煤气脱硫和变换气脱硫，干法脱硫包括全低变付线脱硫、净化气脱硫和尿素CO2原料气脱硫，目前脱硫存在的主
要问题如下:
4.1 造气烧高硫煤时只能掺烧，否则会造成半脱进口H2S高，在八机高负荷时半
脱出口H2S易超标，H2S低时为兼顾Co－Mo宽温催化剂的活性半脱也不敢脱
得太低。

4.2 静电除尘效率差造成半水煤气粉尘带入半脱塔，半水煤气氧高、溶液温度控制高使副返应加剧，Na2S2O3、NaCNS、Na2SO4等含量增加，变换气CO2高，变脱溶液中NaHCO3含量高均造成氧化喷射槽喷头堵，引起自吸空气量减少、溶液再生差、硫泡沫浮选差、悬浮硫含量高、两塔压差增大，导致压缩机一进压力低、三出压力高、吨氨电耗上升。

4.3 脱硫间歇性加料引起脱硫液有效组份含量的周期性波动，高负荷时有效组份含量波谷遇上进口H2S含量波峰必然引起两脱硫塔出口H2S含量超标。

4.4 间歇熔硫温度高，副反应加剧，蒸汽消耗大，拟改造成连续熔硫工艺。

4.5 全低变干法脱硫效率低，变脱效率也不高，造成H2S传递至后工序，净化气
脱硫、尿素CO2脱硫负荷重，运行周期缩短，H2S易饱和穿透床层带至甲醇合成塔及尿素合成塔，引起甲醇触媒失活和尿塔的腐蚀，给生产带来很大隐患。

脱碳对系统影响主要表现在:
5.1 脱碳设计只能通过六机气量，在八机高负荷情况下，PC循环量，气液传质面积、氨冷面积已显不够，尾气超标严重，造成粗醇水份增加，669 CO2微量超标，669再生系统管线堵、再生气回收价值降低、670吸收一进三通堵等一系统问题。

2003年在原有φ3600吸收塔基础上新增了一φ2400吸收塔，气液传质面积不足的矛盾缓解了，但又带了PC循环量增加，氨冷面积更显不足的矛盾，后来利用新铜洗一铜液氨冷器改造成PC氨冷器，矛盾有所缓解。

5.2 夏季为降低PC温度，PC氨冷器负荷重，增加冰机电耗，同时易引起冰机带
氨损坏冰机。

5.3 脱碳负荷重，CO2纯度下降引起尿素CO2转化率下降，氨耗上升。

5.4 由于仪表及自身原因，经常发生脱碳泵抽空、CO2吸收塔液位失控、中压串低压、闪蒸槽液引起系统停车等重大事故。

669工段主要存在如下问题:
6.1 全低变炉温波动、甲醇合成温度波动、甲醇循环机跳车均会引起醇后CO大幅波动，造成微量跑高事故。

6.2669 操作费用极高，每年要消耗大量的铜、醋酸、氨、蒸汽和电能。

6.3 铜液总酸、总氨、铜比控制不好，进铜塔气体中H2S、CO2高，均会污染铜液，造成残渣增高，引起铜塔阻力增大，出塔气体带液。

氨合成工况优化、技改应从以下几方面着手。

7.1 采用高效内件与高性能触媒配合，以高氨净值，低空速方式运行，降低合成系统压力，减少循环电耗和六段压缩电耗。

7.2 做好触媒装填及升温还原工作，减小气体偏流，缩小轴向及径向温差，使全部触媒活性得以充分发挥。

7.3 在高氨净值、低空速运行方式下，采用高效冷却、分离装置。

7.4 做好进塔气体成分的控制，充分发挥装置的效率。

只有针对上述瓶颈从技术改造入手，以科学生产技术管理为辅助手段，增强生产技术人员及岗位操作人员素质，才能将企业打造成资源节约型，环境友好型企业，为和谐社会发展贡献一企之力。