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2400氨合成系统的开发及应用
2012-09-16 11:41:19 来源: 作者: 【 】 浏览:18166次 评论:0

DN2400氨合成系统的开发及应用

石家庄正元塔器设备有限公司

1.概述

隶属于河北阳煤正元集团的石家庄正元化肥有限公司,成立于1998年,合成氨年产能力已经达到24万吨,尿素年生产能力30万吨,同时每年副产甲醇8万吨。公司起点较低,在十几年的技术改造过程中,充分发挥了集团公司的技术优势,利用原有设备和调配设备进行技术改造,为了节省了投资,取得了比较好的效果。但是,厂区设备布置空间狭小,部分设备老化现象突出,制约了公司的进一步发展。为此,2010年公司启动了“24.40”尿素项目,新征土地200余亩,委托河北正元化工工程有限公司进行总体设计,主要设备(包括内件)制造依托石家庄正元塔器设备有限公司完成,于2011年10月底进入试车阶段。该项目合成氨总体方案中原料气的精制采用高压醇烷化精制工艺,氨合成与原料气精制取相同压力等级,高压系统的设计压力取22.0MPa,正常操作压力在20.0 MPa左右,氨合成装置的设计能力为24万吨/年,高压醇烷化以净化为主。

JR型氨合成技术配套一进一出提温型流程和废热回收系统,是石家庄正元塔器设备有限公司的专利技术,已在全国300多家化肥企业推广,年节能增产效益上亿元,曾获中国氮肥行业协会科技进步一等奖、河北省科技进步奖、石家庄市科技进步一等奖,是氮肥协会重点推广产品,为氮肥行业循环经济支撑技术之一。该项目选用DN2400氨合成塔,工艺流程重新进行了优化,继续采用正元公司在国内率先使用的合成塔与废锅直连技术,采用双废锅、双冷交、双水冷(配溴化锂制冷机组)流程,节能效果更加明显,并于2011年12月3日一次性开车成功。本文对DN2400氨合成系统技术的开发应用、技术特点和生产运行总结如下。

工艺技术特点: 

    结合着JR型合成塔内件开发的提温型一进一出余热回收锅炉工艺,具备以下技术特点:      

1).使用合成塔与废锅直连技术,节省投资,结构简单。

2).调节手段多。内件各层温度均有调节手段,控制触媒层温度随心所欲,比冷管式内件只能由循环量及冷副线调节更加灵活、方便。

3).JR型合成塔配套提温型一进一出余热回收锅炉工艺,带双废锅流程、双冷交流程,1#水冷进口温度低于60℃,氨合成反应热利用率高达85%以上,同时节约了大量循环水负荷。

4).双废锅产生不同品位的蒸汽,1#废热回收器产生的2.5MPa中压蒸汽用于二氧化碳汽提法尿素工段,吨氨副产500~600Kg蒸汽;2#废热回收器吨氨副产500~600Kg的低压蒸汽用于溴化锂制冷机组可节省冰机负荷约二分之一;多余低压蒸汽用于变换工段加热循环热水,可基本实现变换零汽耗;

5).采用双水冷、双冷交流程。1#水冷却器后设置2#冷交换器进一步回收冷量,使热气温度降低6~7℃,冷量回收多。

6)、将溴化锂制冷技术应用到工艺过程中。在本装置中,水冷后冷冻需要的冷量约为880万大卡/小时。余热回收采用产生两级蒸汽的工艺流程,反应余热回收产生的低品位蒸汽用于溴化锂制冷机组产生低温水,用于部分冷凝氨,因溴化锂制冷水用于二水冷从而可节省冰机冷冻量14万大卡/tNH3,相当于在双级氨冷流程中少开额定制冷量为175万大卡/小时的冰机一台;使用溴化锂制冷水,除去循环水动力和溴化锂主机电耗,冰机节电约700Kw。

氨合成塔技术特点

1)、阻力小:内件四段触媒框采用一轴三径,一段触媒层虽然采用轴向,因床层高度小,且床层内无冷管,气体流通面积大,路径短,因此阻力很小。

2)、氨净值高、空速小、产量高:由于采用绝热反应,段间以间接换热为主,不存在冷管型塔“冷管效应”,也没有冷激型内件由于冷激造成的低氨净值,使触媒层温度分布比冷管及直接冷激式更加合理,触媒利用系数比冷管及直接冷激式都要高。同等空速时,单程转化率高;同等产量时,空速小。较其它内件可以高1--2%的氨净值。

3)、内件运行可靠:充分考虑了各部位的热胀冷缩问题:可能存在热胀冷缩的部分均设置了膨胀节、或采用填料密封,或采用金属软管连接。

4)、触媒实现自卸:考虑了大型塔的特点,设置了全塔触媒自卸结构。

5)、触媒使用寿命长:由于采用多段绝热间接换热,几乎全部气体经过0米,对下部触媒起到保护作用在上部触媒部分中毒失效的情况下仍可维持正常生产,而不必采用带电、废锅断水等非正常措施维持生产;触媒层内无冷管,避免了冷管冷管型塔热点下移快的现象,也不存在全冷激型塔全塔中毒。触媒可部分更换,节约触媒费用,缩短停车时间。

7. 投运后生产状况及经济分析

7.1、生产状况:

由于正元化肥“24.40”项目的其它工序尚未建成,φ2400氨合成系统投运后,将原系统三套ø1000氨合成系统全部停下,原料气切换到新装置。ø2400氨合成系统开两台循环机(一台24m3/min,一台18 m3/min),系统近路全部关死,循环机近路全部关死,循环机入口压力15.38MPa,出口压力16.13 MPa,系统压差0.75 MPa,合成塔入口16.05 MPa,出口15.87 MPa,合成塔压差0.18 MPa。

合成塔入口温度137.3℃,合成塔出口的温度278.2℃,1#水冷入口温度49.2℃,氨冷入口温度0.8℃,出口温度-9.3℃。

系统放空气CH4含量22.19%(不含Ar气),入塔气CH4含量18.32%。

合成塔入口氨含量3.29%,出口氨合成13.5%。

因系统循环气中惰性气含量偏高,造成净氨值偏低。

8.结语

    结合传统JR型合成塔内件开发的DN2400氨合成系统,高压设备和内件全部由正元塔器设计制造,在正元化肥公司运行了近半年时间,各项生产工艺指标均达到或优于设计工艺指标,体现出内件和工艺流程的诸多优势:    

1).使用的合成塔与废锅直连技术,节省投资,结构简单。

2).系统压力设计22.0MPa,实际运行压力≤17.0MPa,JR型合成塔配套提温型一进一出余热回收锅炉工艺,带双废锅、双水冷、双冷交流程,将溴化锂制冷技术应用到工艺过程中,工艺流程简洁、合理、节能、先进可靠。

3).调节手段多。各层温度均有调节手段,控制触媒层温度随心所欲,比冷管式内件只能由循环量及冷副线调节更加灵活、方便。


Tags: 责任编辑:hxl
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