印秀萍 董波 郭忠 （大慶油田化工集團(tuán)甲醇分公司）

合成氨裝置工藝?yán)淠夯厥绽庙?xiàng)目改造

印秀萍 董波 郭忠 （大慶油田化工集團(tuán)甲醇分公司）

大慶油田化工集團(tuán)甲醇分公司對(duì)合成氨裝置工藝?yán)淠合到y(tǒng)進(jìn)行了改造，采用汽提法回收工藝?yán)淠?，將產(chǎn)品引入除鹽水系統(tǒng)使用的過程。裝置在改造后除鹽水消耗及液氨成本下降，合成氨裝置廢水外排量減少，廢水站負(fù)荷降低，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，對(duì)同類裝置具有一定借鑒作用。

工藝?yán)淠?回收 除鹽水 污染物 效益

大慶油田化工集團(tuán)甲醇分公司年產(chǎn)5×104t合成氨裝置采用德國(guó)林德公司的LAC工藝，先后經(jīng)過蒸汽轉(zhuǎn)化、高低溫一氧化碳變換、MDEA脫碳、PSA變壓吸附制取純氫；用純氫氣和純氮?dú)夂铣砂?。裝置運(yùn)行過程中，除鹽水消耗一直較高外，在蒸汽轉(zhuǎn)化、高低溫變換過程中有10 t/h的工藝?yán)淠号懦觯瑳]有回收利用。為了進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，減少?gòu)U水和污染物的外排量，甲醇分公司組織對(duì)冷凝液回收利用問題進(jìn)行攻關(guān)。

1 改造前狀況

在合成氨生產(chǎn)過程中，烴類高低溫變換出口氣體中含有大量的水蒸氣，這些水蒸氣被冷卻后先后進(jìn)入低變氣冷凝液分離器1（D1231）、低變氣冷凝液分離器2（D1232），最終經(jīng)排污罐（D8033）排入給排水車間清排水裝置處理后排放。排放工藝?yán)淠褐泻猩倭康腘H3、甲醇、COD等污染物，具體參數(shù)見表1。2007年生產(chǎn)每噸合成氨除鹽水消耗量為5.42 t。

表1 合成氨裝置工藝?yán)淠?/p>

2 改造目的

通過對(duì)工藝?yán)淠合到y(tǒng)的改造，可以大大降低合成氨裝置除鹽水消耗量，降低液氨生產(chǎn)成本；減少合成氨裝置廢水外排量，降低廢水站的負(fù)荷，同時(shí)也降低了裝置污染物的外排量。

3 改造方案

3.1 工藝原理

本項(xiàng)改造采用中壓高溫蒸汽汽提方法對(duì)工藝?yán)淠哼M(jìn)行回收。汽提法的去除對(duì)象是揮發(fā)性物質(zhì)，它是借助廢水與通入蒸汽的直接接觸，使廢水中的揮發(fā)性物質(zhì)按照一定的比例擴(kuò)散到氣相中，從而把揮發(fā)性物質(zhì)從廢水中分離出去。這種處理方法在大型氮肥裝置上應(yīng)用較為普遍，且一般為中、低壓汽提方法[1]。

3.2 工藝流程

含微量氨、CO2及甲醇、高級(jí)醇的工藝?yán)淠航?jīng)工藝?yán)淠罕蒙龎汉?，在E1217入塔預(yù)熱器中經(jīng)汽提塔排出液預(yù)熱后自塔頂進(jìn)入塔T1201內(nèi)，汽提蒸汽從塔底進(jìn)入。蒸汽和工藝?yán)淠涸谔盍隙文媪鹘佑|，汽提出工藝?yán)淠褐幸讚]發(fā)組分和溶解的氣體，汽提后的工藝?yán)淠褐缓⒘康陌焙图状?。塔頂排出的蒸汽與工藝蒸汽混合后作為入爐蒸汽參與轉(zhuǎn)化反應(yīng)，汽提后的冷凝液在E1217中回收熱量，再經(jīng)E1218冷卻。工藝?yán)淠航?jīng)汽提后，水中質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至30×10-6以下，甲醇降至5×10-6以下（圖1）。汽提后的工藝?yán)淠航?jīng)冷卻后作為除鹽水回用[2]。

3.3 設(shè)備改造

工藝?yán)淠浩崴醋饔煤蛪毫Φ燃?jí)劃入二類壓力容器，工藝?yán)淠涸谒喜恐饕仕嵝?，?duì)碳鋼腐蝕較大，因此塔上部材料在經(jīng)過比較后選擇了16MnR+OCr18Ni9的復(fù)合鋼板。塔下部工藝?yán)淠簹馓岷?，其中的CO2已基本被蒸氣帶走而呈中性，因此塔下部材料選用16MnR鋼板。考慮到在汽提不正常時(shí)，工藝?yán)淠涸谒虏咳猿仕嵝?，?duì)碳鋼腐蝕較大，因此塔下部的腐蝕裕量取6 mm。

另外進(jìn)出塔換熱器介質(zhì)均為工藝?yán)淠海M(jìn)塔液體酸性強(qiáng)，腐蝕性大，換熱管壁很薄，因此材料選用全部OCr18Ni9鋼。換熱器結(jié)構(gòu)用固定管板式換熱器，管板與筒體采用等厚對(duì)接焊接，以改善連接部位的應(yīng)力分布，保證焊接質(zhì)量。

3.4 水質(zhì)的控制

由于該項(xiàng)目改造后，汽提塔頂蒸汽要并入轉(zhuǎn)化工藝蒸汽使用，因此對(duì)水質(zhì)有嚴(yán)格的要求。按《蒸汽鍋爐安全檢察規(guī)程》（勞部發(fā)[1996]276號(hào)）199條規(guī)定，額定蒸汽壓力大于或等于3.8 MPa的鍋爐水質(zhì)，應(yīng)符合GB 12145《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。為防止鍋內(nèi)系統(tǒng)結(jié)垢，采取加入磷酸三鈉進(jìn)行鍋爐內(nèi)處理。機(jī)理為水中的鈣（Ca2+）、鎂（Mg2+）陽(yáng)離子和磷酸根陰離子（PO43-）結(jié)合生成磷酸鈣和磷酸鎂懸浮物，通過排污排出，達(dá)到避免結(jié)垢的目的。在控制上，要求磷酸根（PO43-）為保證完全除盡水中的鈣（Ca2+）、鎂（Mg2+）陽(yáng)離子，并且起到一定的防腐蝕作用，磷酸根應(yīng)稍有過量，控制范圍為5～15 mg/L。在pH值的控制上要求pH大于9，但必須控制在11以下。鍋內(nèi)金屬壁在運(yùn)行中會(huì)形成一層致密堅(jiān)硬的氧化膜，在pH值為9～11的弱堿性環(huán)境中，氧化膜不會(huì)被破壞，如果超出這個(gè)范圍，氧化膜就有可能被破壞，影響金屬的使用壽命，而且在pH值為9～11時(shí)，有利于磷酸根和鈣（Ca2+）、鎂（Mg2+）陽(yáng)離子的反應(yīng)。另外，堿度過大時(shí)有產(chǎn)生金屬苛性脆化的可能。

4 實(shí)施及運(yùn)行情況

工藝?yán)淠合到y(tǒng)于2008年4月開始施工改造，2008年11月25日建成投產(chǎn)，2009年初利用這套冷疑液回收裝置對(duì)一甲醇車間、二甲醇車間的精餾殘液進(jìn)行回收試處理。由于甲醇裝置提供的來水的電導(dǎo)時(shí)有超標(biāo)的情況發(fā)生，來水情況無(wú)法保證，因此在來水條件滿足時(shí)才對(duì)這兩個(gè)車間精餾殘液進(jìn)行回收處理。經(jīng)過不斷優(yōu)化調(diào)整，工藝?yán)淠夯厥昭b置運(yùn)行良好。

5 效益分析

項(xiàng)目改造實(shí)施后，除鹽水單耗降至3.74 t（2009—2010年），比改造前下降了1.68 t，其中處理一甲醇、二甲醇精餾殘液9 500 t。2009、2010年共生產(chǎn)液氨103 280.524 t。合成氨車間年節(jié)約除鹽水8.2×104t，除鹽水單耗降低1.59 t，降幅達(dá)29.3%，裝置去除甲醇車間的除鹽水單耗為5.42-1.59=3.83 t。按照除鹽水單價(jià)為28.10元/t計(jì)算，每噸氨成本節(jié)約44.679元，年節(jié)約成本230.72×104元。

項(xiàng)目改造實(shí)施后，平均每年減少外排污水量8.2×104t，同時(shí)降低了合成氨裝置外排污水污染物的含量，見表2。工藝?yán)淠貉b置處理后水質(zhì)中COD≤150 mg/L，甲醇≤5 mg/L，取得了一定的環(huán)保效益。

表2 項(xiàng)目改造前后污水外排主要污染物數(shù)據(jù)

從以上數(shù)據(jù)可以看出，改造后，合成氨裝置外排廢水中主要污染物含量降低至標(biāo)準(zhǔn)值。

因此，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)效益還是環(huán)保效益上看，合成氨裝置工藝?yán)淠夯厥绽酶脑於既〉昧撕芎玫男Ч?，是一?xiàng)技術(shù)成熟、工藝簡(jiǎn)單、操作方便的改造項(xiàng)目。

[1]毛雙燕.甲醇裝置蒸汽冷凝液回收技術(shù).活力[J].2009,（6）:177-178.

[2]王永旭,王軍芳.合成氨冷凝液回收系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì).石油和化學(xué)節(jié)能[J].2006(1).30-31.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.07.017

印秀萍，1999年畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)，見習(xí)工藝技術(shù)員，現(xiàn)從事車間生產(chǎn)管理工作，E-mail：yinqp@cnpc.com.cn，地址：大慶油田化工集團(tuán)甲醇分公司合成氨車間，163411。

2011-07-28）