2400氨合成係統的開發及應用 河北陽煤集團
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2400氨合成係統的開發及應用
2012-09-16 11:41:19 163
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    DN2400氨合成係統的開發及應用

    石家莊青苹果影院塔器設備有限公司

    1.概述

    隸屬於河北陽煤青苹果影院集團的石家莊青苹果影院化肥有限公司,成立於1998年,合成氨年產能力已經達到24萬噸,尿素年生產能力30萬噸,同時每年副產甲醇8萬噸。公司起點較低,在十幾年的技術改造過程中,充分發揮了集團公司的技術優勢,利用原有設備和調配設備進行技術改造,為了節省了投資,取得了比較好的效果。但是,廠區設備布置空間狹小,部分設備老化現象突出,製約了公司的進一步發展。為此,2010年公司啟動了“24.40”尿素項目,新征土地200餘畝,委托河北青苹果影院化工工程有限公司進行總體設計,主要設備(包括內件)製造依托石家莊青苹果影院塔器設備有限公司完成,於2011年10月底進入試車階段。該項目合成氨總體方案中原料氣的精製采用高壓醇烷化精製工藝,氨合成與原料氣精製取相同壓力等級,高壓係統的設計壓力取22.0MPa,正常操作壓力在20.0 MPa左右,氨合成裝置的設計能力為24萬噸/年,高壓醇烷化以淨化為主。

    JR型氨合成技術配套一進一出提溫型流程和廢熱回收係統,是石家莊青苹果影院塔器設備有限公司的專利技術,已在全國300多家化肥企業推廣,年節能增產效益上億元,曾獲中國氮肥行業協會科技進步一等獎、河北省科技進步獎、石家莊市科技進步一等獎,是氮肥協會重點推廣產品,為氮肥行業循環經濟支撐技術之一。該項目選用DN2400氨合成塔,工藝流程重新進行了優化,繼續采用青苹果影院公司在國內率先使用的合成塔與廢鍋直連技術,采用雙廢鍋、雙冷交、雙水冷(配溴化鋰製冷機組)流程,節能效果更加明顯,並於2011年12月3日一次性開車成功。本文對DN2400氨合成係統技術的開發應用、技術特點和生產運行總結如下。

    工藝技術特點: 

        結合著JR型合成塔內件開發的提溫型一進一出餘熱回收鍋爐工藝,具備以下技術特點:      

    1).使用合成塔與廢鍋直連技術,節省投資,結構簡單。

    2).調節手段多。內件各層溫度均有調節手段,控製觸媒層溫度隨心所欲,比冷管式內件隻能由循環量及冷副線調節更加靈活、方便。

    3).JR型合成塔配套提溫型一進一出餘熱回收鍋爐工藝,帶雙廢鍋流程、雙冷交流程,1#水冷進口溫度低於60℃,氨合成反應熱利用率高達85%以上,同時節約了大量循環水負荷。

    4).雙廢鍋產生不同品位的蒸汽,1#廢熱回收器產生的2.5MPa中壓蒸汽用於二氧化碳汽提法尿素工段,噸氨副產500~600Kg蒸汽;2#廢熱回收器噸氨副產500~600Kg的低壓蒸汽用於溴化鋰製冷機組可節省冰機負荷約二分之一;多餘低壓蒸汽用於變換工段加熱循環熱水,可基本實現變換零汽耗;

    5).采用雙水冷、雙冷交流程。1#水冷卻器後設置2#冷交換器進一步回收冷量,使熱氣溫度降低6~7℃,冷量回收多。

    6)、將溴化鋰製冷技術應用到工藝過程中。在本裝置中,水冷後冷凍需要的冷量約為880萬大卡/小時。餘熱回收采用產生兩級蒸汽的工藝流程,反應餘熱回收產生的低品位蒸汽用於溴化鋰製冷機組產生低溫水,用於部分冷凝氨,因溴化鋰製冷水用於二水冷從而可節省冰機冷凍量14萬大卡/tNH3,相當於在雙級氨冷流程中少開額定製冷量為175萬大卡/小時的冰機一台;使用溴化鋰製冷水,除去循環水動力和溴化鋰主機電耗,冰機節電約700Kw。

    氨合成塔技術特點

    1)、阻力小:內件四段觸媒框采用一軸三徑,一段觸媒層雖然采用軸向,因床層高度小,且床層內無冷管,氣體流通麵積大,路徑短,因此阻力很小。

    2)、氨淨值高、空速小、產量高:由於采用絕熱反應,段間以間接換熱為主,不存在冷管型塔“冷管效應”,也沒有冷激型內件由於冷激造成的低氨淨值,使觸媒層溫度分布比冷管及直接冷激式更加合理,觸媒利用係數比冷管及直接冷激式都要高。同等空速時,單程轉化率高;同等產量時,空速小。較其它內件可以高1--2%的氨淨值。

    3)、內件運行可靠:充分考慮了各部位的熱脹冷縮問題:可能存在熱脹冷縮的部分均設置了膨脹節、或采用填料密封,或采用金屬軟管連接。

    4)、觸媒實現自卸:考慮了大型塔的特點,設置了全塔觸媒自卸結構。

    5)、觸媒使用壽命長:由於采用多段絕熱間接換熱,幾乎全部氣體經過0米,對下部觸媒起到保護作用在上部觸媒部分中毒失效的情況下仍可維持正常生產,而不必采用帶電、廢鍋斷水等非正常措施維持生產;觸媒層內無冷管,避免了冷管冷管型塔熱點下移快的現象,也不存在全冷激型塔全塔中毒。觸媒可部分更換,節約觸媒費用,縮短停車時間。

    7. 投運後生產狀況及經濟分析

    7.1、生產狀況:

    由於青苹果影院化肥“24.40”項目的其它工序尚未建成,φ2400氨合成係統投運後,將原係統三套ø1000氨合成係統全部停下,原料氣切換到新裝置。ø2400氨合成係統開兩台循環機(一台24m3/min,一台18 m3/min),係統近路全部關死,循環機近路全部關死,循環機入口壓力15.38MPa,出口壓力16.13 MPa,係統壓差0.75 MPa,合成塔入口16.05 MPa,出口15.87 MPa,合成塔壓差0.18 MPa。

    合成塔入口溫度137.3℃,合成塔出口的溫度278.2℃,1#水冷入口溫度49.2℃,氨冷入口溫度0.8℃,出口溫度-9.3℃。

    係統放空氣CH4含量22.19%(不含Ar氣),入塔氣CH4含量18.32%。

    合成塔入口氨含量3.29%,出口氨合成13.5%。

    因係統循環氣中惰性氣含量偏高,造成淨氨值偏低。

    8.結語

        結合傳統JR型合成塔內件開發的DN2400氨合成係統,高壓設備和內件全部由青苹果影院塔器設計製造,在青苹果影院化肥公司運行了近半年時間,各項生產工藝指標均達到或優於設計工藝指標,體現出內件和工藝流程的諸多優勢:    

    1).使用的合成塔與廢鍋直連技術,節省投資,結構簡單。

    2).係統壓力設計22.0MPa,實際運行壓力≤17.0MPa,JR型合成塔配套提溫型一進一出餘熱回收鍋爐工藝,帶雙廢鍋、雙水冷、雙冷交流程,將溴化鋰製冷技術應用到工藝過程中,工藝流程簡潔、合理、節能、先進可靠。

    3).調節手段多。各層溫度均有調節手段,控製觸媒層溫度隨心所欲,比冷管式內件隻能由循環量及冷副線調節更加靈活、方便。


    
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