化肥厂二段转化炉富氧空气改造
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转速 ， ｒ ／ ｍ ｉ ｎ
６ ７ １ ８
８ ９ ５ ０
１ ） 空气压缩机原设计 额定工况下人 口条件是 ：
压力 ０ ． ９ ２ ４ Ｂ ａ ｒ （ Ａ） ， 温度 ３ １ ． ８ ℃， 流量 ７ ２ ９ １ ０ ｍ ／ ｈ （ ５ ９ ５ ５ ０ Ｎ ｍ ／ ｈ ） 。原 设 计 的 物 料平 衡 计 算 中空 气 压 缩机 出 １ ： ３ 流量 ２ ５ １ １ ． ５ ０ ｋ ｇ ｍ ｏ ｌ ／ ｈ （ ５ ６ ２ ９ ３ Ｎ ｍ。 ／ ｈ ） ， 是 空 气 压 缩机 额 定 流量 的 ９ ４ ． ５ ％；
２ ） 改造对于相关 的局部单元进行 了物料平 衡
ｌ 概 述
某 石 化公 司有 两套 合 成 氨 化肥 装 置 （ 简 称 为 一
计算 。对 于空 气 压 缩 机 额 定操 作 工 况 ， 当负 荷 降 至 原 额定 工况 入 口流 量 的 ８ １ ． ３ ０ ％（ Ｖ） ， 即人 口流 量 为５ ９ ２ ７ ５ ． ２ ｍ ／ ｈ（ ４ ８ ４ １ ４ ． ２ ４ Ｎ ｍ 。 ／ ｈ ） 时， 需 补 加 的 氧 气 量是 １ ０ ３ １ Ｎ ｍ ／ ｈ 。
压 缩机额 定 工况操 作 条件 见表 １ 。
表１ 额 定 工 况 的 操 作 条 件 序 号 项目 ２ ＭＣ Ｌ ８ ０ ５ ２ ＭＣ Ｌ ８ ０ ５
１ ） 按补 加 纯氧 的方案 ， 对 改造 部 分 进 行 物 料 平 衡 计算 ， 初 步确 定 纯氧 加入 的适 宜量 ；
２ ） 原有 的空气 压 缩机 是 离 心 式 的 ， 气 量 调 节 范
１ 压缩机级数 吸入／ 排 出条件 分子量
温 度 ℃
．
１
２ ２ ４ ８ ４ ５ ２ ８ ． ７ ５ ４
４ ２ ／ １ ９ ８
３
２入 口气量 ， ｍ ／ ｈ ７ ２ ９ １ ０ ２ ８ ． ７ ５ ４
２ ． ４ 补 氮
由于减 少 了空 气 量 ， 合 成 气 中 的氮 气量 相 应 减
２ 工艺 技术改造方案
２ ． １ 改造 的 目的
少， 应补 充适 量 的 纯 氮 。氮 气 的 补人 点 宜 设 在 甲烷
化水冷却器之后 ， 按改造方案的物料平衡计算 ， 氮气
补人 量 为 ６ ０ ０ ０ Ｎ ｍ ／ ｈ （ ２ ６ ７ ． ６ ９ ｋ ｇ ｍ ｏ ｌ ／ ｈ ） 。 ２ ． ５ 空气压 缩机
’
化肥和二化肥 ） 。二化肥年产 ３ Ｏ万 ｔ 合成氨装置采 用美国布朗公司的专利技术 。传统的二段转化炉加 人 空气 量 是按 合成 气 中氢 氮 比为 ３来 控 制 的 ， 布 朗
工 艺是 使 用 ５ ０ ％ 的过量 空气 ， 空 气 中 的 氧 参 与 反
纯氧加入一段转化炉人 口空气管线 内， 此时富
目前增 加 的纯氧 量 ， 进入 二 段 炉 富氧 工 艺 空气 总 量
空气 压缩机 原设 计 的人 口正常操 作条 件是 压力 ０ ． ９ ２ ４ Ｂ ａ ｒ （ Ａ） 、 温度 ２ ５ ． ５ ℃， 此时入 口流量是 额定 流
改 造 方案 是将 空分 装置 来 的纯 氧减压 后 加入 一 段 转化 炉 人 口的工艺 空 气 进 料 管 线 ； 空 分 装 置 来 的 纯 氮减 压后 加 人 甲烷化 炉 出 口冷 凝 器后 的管 线 。
涉 及 的主 要技 术 问题是 ：
２ Ｍ Ｃ Ｌ ８ ０ ５和 Ｍ Ｃ Ｌ ４ ５ ６ ， 串联使用 。
注： 额 定 工况 下 总轴 功 率 １ ０ ９ ０ ３ ｋ Ｗ．
２ ． ５ ． ２ 不 同工 况的操 作条 件
从 压缩机 预期 性 能 曲线查 出 的不 同工 况下 主要
操作条件见表 ２ 。
１ ４
甘
肃
科
技
第２ ９卷
２ ． ５ ． ３ 空气压 缩机 流量 的分析
３ ） 进入二过剩的氮作 为废气排放。建设二化肥时未建设 空 分装 置 ， 在 一化 肥 进 行 扩 能 时 ， 新 建 了空 分 装 置 ， 富裕了纯氧 ， 由于纯氧有裕量 ， 拟降低空气加人量 。
氧空 气 中氧含 量 为 ２ ２ ． ４ ０ ％（ ｍ ｏ １ ） ， 在一 段 转化 炉 预 热到 ５ ｌ Ｏ ℃后 ， 进 入 二段 转化 炉 。
３ １ ． ８ ／ １ ８ ０
７ ５ ９ ７
围不 能无 限 ， 预计 空气 压 缩 机 的运 行 负 荷 以及 可 能
存 在 的 问题 。
２ ． ３ 纯氧 加入 量
压力， Ｂ ａ ｒ （ Ａ ）０ ． ９ ２ ４ ／ ２ ． ９ ９ ２ ． ８ １ ４ ／ ９ ． ０ ２
轴功 率 ， ｋ Ｗ
第２ ９卷 第 ｌ ７期 ２ ０ １ ３年 ９月
甘 肃科 技
Ｇａ ｎｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ）
ｌ ｆ ． ２ ９ Ⅳ０ ．１ ７ Ｓ ｅ ｐ ． ２０１ ３
化 肥 厂 二 段 转 化 炉 富 氧 空气 改造
２ ． ５ ． １ 原 始 预 期 性 能
改造 的 目的是利用空分装置的纯氧 ， 以降低空
气 压缩 机 的负 荷 ， 减少 排放 废气 中 的氮气 ， 达 到减 少 原 料／ 燃料 气 消耗 、 节 能和环 保 。
２ ． ２ 改造 方 案
压缩机 是 燃 气 透 平 驱 动 的 离 心 式 ， 型 号 是
杨 丽
（ 中石化宁波工程公 司兰州分公 司 ， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ６ ０ ） 摘 要： 采用 降低空气压缩机负荷 ， 在空气压缩机 出口管线加入纯 氧 ， 减少 了空气 加入量 ， 使装 置排放废气 中的氮气
量 减少 ， 实现节能降耗 、 达 到环境保 护的 目的 。 关 键词 ： 富氧空气改造 ； 节 能降耗 ； 空气压缩机 ； 二段转化炉 中图分类号 ： Ｔ Ｑ ｏ ５ １ ． ３
６ ７ １ ８
８ ９ ５ ０
１ ） 空气压缩机原设计 额定工况下人 口条件是 ：
压力 ０ ． ９ ２ ４ Ｂ ａ ｒ （ Ａ） ， 温度 ３ １ ． ８ ℃， 流量 ７ ２ ９ １ ０ ｍ ／ ｈ （ ５ ９ ５ ５ ０ Ｎ ｍ ／ ｈ ） 。原 设 计 的 物 料平 衡 计 算 中空 气 压 缩机 出 １ ： ３ 流量 ２ ５ １ １ ． ５ ０ ｋ ｇ ｍ ｏ ｌ ／ ｈ （ ５ ６ ２ ９ ３ Ｎ ｍ。 ／ ｈ ） ， 是 空 气 压 缩机 额 定 流量 的 ９ ４ ． ５ ％；
２ ） 改造对于相关 的局部单元进行 了物料平 衡
ｌ 概 述
某 石 化公 司有 两套 合 成 氨 化肥 装 置 （ 简 称 为 一
计算 。对 于空 气 压 缩 机 额 定操 作 工 况 ， 当负 荷 降 至 原 额定 工况 入 口流 量 的 ８ １ ． ３ ０ ％（ Ｖ） ， 即人 口流 量 为５ ９ ２ ７ ５ ． ２ ｍ ／ ｈ（ ４ ８ ４ １ ４ ． ２ ４ Ｎ ｍ 。 ／ ｈ ） 时， 需 补 加 的 氧 气 量是 １ ０ ３ １ Ｎ ｍ ／ ｈ 。
压 缩机额 定 工况操 作 条件 见表 １ 。
表１ 额 定 工 况 的 操 作 条 件 序 号 项目 ２ ＭＣ Ｌ ８ ０ ５ ２ ＭＣ Ｌ ８ ０ ５
１ ） 按补 加 纯氧 的方案 ， 对 改造 部 分 进 行 物 料 平 衡 计算 ， 初 步确 定 纯氧 加入 的适 宜量 ；
２ ） 原有 的空气 压 缩机 是 离 心 式 的 ， 气 量 调 节 范
１ 压缩机级数 吸入／ 排 出条件 分子量
温 度 ℃
．
１
２ ２ ４ ８ ４ ５ ２ ８ ． ７ ５ ４
４ ２ ／ １ ９ ８
３
２入 口气量 ， ｍ ／ ｈ ７ ２ ９ １ ０ ２ ８ ． ７ ５ ４
２ ． ４ 补 氮
由于减 少 了空 气 量 ， 合 成 气 中 的氮 气量 相 应 减
２ 工艺 技术改造方案
２ ． １ 改造 的 目的
少， 应补 充适 量 的 纯 氮 。氮 气 的 补人 点 宜 设 在 甲烷
化水冷却器之后 ， 按改造方案的物料平衡计算 ， 氮气
补人 量 为 ６ ０ ０ ０ Ｎ ｍ ／ ｈ （ ２ ６ ７ ． ６ ９ ｋ ｇ ｍ ｏ ｌ ／ ｈ ） 。 ２ ． ５ 空气压 缩机
’
化肥和二化肥 ） 。二化肥年产 ３ Ｏ万 ｔ 合成氨装置采 用美国布朗公司的专利技术 。传统的二段转化炉加 人 空气 量 是按 合成 气 中氢 氮 比为 ３来 控 制 的 ， 布 朗
工 艺是 使 用 ５ ０ ％ 的过量 空气 ， 空 气 中 的 氧 参 与 反
纯氧加入一段转化炉人 口空气管线 内， 此时富
目前增 加 的纯氧 量 ， 进入 二 段 炉 富氧 工 艺 空气 总 量
空气 压缩机 原设 计 的人 口正常操 作条 件是 压力 ０ ． ９ ２ ４ Ｂ ａ ｒ （ Ａ） 、 温度 ２ ５ ． ５ ℃， 此时入 口流量是 额定 流
改 造 方案 是将 空分 装置 来 的纯 氧减压 后 加入 一 段 转化 炉 人 口的工艺 空 气 进 料 管 线 ； 空 分 装 置 来 的 纯 氮减 压后 加 人 甲烷化 炉 出 口冷 凝 器后 的管 线 。
涉 及 的主 要技 术 问题是 ：
２ Ｍ Ｃ Ｌ ８ ０ ５和 Ｍ Ｃ Ｌ ４ ５ ６ ， 串联使用 。
注： 额 定 工况 下 总轴 功 率 １ ０ ９ ０ ３ ｋ Ｗ．
２ ． ５ ． ２ 不 同工 况的操 作条 件
从 压缩机 预期 性 能 曲线查 出 的不 同工 况下 主要
操作条件见表 ２ 。
１ ４
甘
肃
科
技
第２ ９卷
２ ． ５ ． ３ 空气压 缩机 流量 的分析
３ ） 进入二过剩的氮作 为废气排放。建设二化肥时未建设 空 分装 置 ， 在 一化 肥 进 行 扩 能 时 ， 新 建 了空 分 装 置 ， 富裕了纯氧 ， 由于纯氧有裕量 ， 拟降低空气加人量 。
氧空 气 中氧含 量 为 ２ ２ ． ４ ０ ％（ ｍ ｏ １ ） ， 在一 段 转化 炉 预 热到 ５ ｌ Ｏ ℃后 ， 进 入 二段 转化 炉 。
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７ ５ ９ ７
围不 能无 限 ， 预计 空气 压 缩 机 的运 行 负 荷 以及 可 能
存 在 的 问题 。
２ ． ３ 纯氧 加入 量
压力， Ｂ ａ ｒ （ Ａ ）０ ． ９ ２ ４ ／ ２ ． ９ ９ ２ ． ８ １ ４ ／ ９ ． ０ ２
轴功 率 ， ｋ Ｗ
第２ ９卷 第 ｌ ７期 ２ ０ １ ３年 ９月
甘 肃科 技
Ｇａ ｎｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ）
ｌ ｆ ． ２ ９ Ⅳ０ ．１ ７ Ｓ ｅ ｐ ． ２０１ ３
化 肥 厂 二 段 转 化 炉 富 氧 空气 改造
２ ． ５ ． １ 原 始 预 期 性 能
改造 的 目的是利用空分装置的纯氧 ， 以降低空
气 压缩 机 的负 荷 ， 减少 排放 废气 中 的氮气 ， 达 到减 少 原 料／ 燃料 气 消耗 、 节 能和环 保 。
２ ． ２ 改造 方 案
压缩机 是 燃 气 透 平 驱 动 的 离 心 式 ， 型 号 是
杨 丽
（ 中石化宁波工程公 司兰州分公 司 ， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ６ ０ ） 摘 要： 采用 降低空气压缩机负荷 ， 在空气压缩机 出口管线加入纯 氧 ， 减少 了空气 加入量 ， 使装 置排放废气 中的氮气
量 减少 ， 实现节能降耗 、 达 到环境保 护的 目的 。 关 键词 ： 富氧空气改造 ； 节 能降耗 ； 空气压缩机 ； 二段转化炉 中图分类号 ： Ｔ Ｑ ｏ ５ １ ． ３