李德朗

（湖北新洋豐合成氨廠，湖北荊門 448150）

我廠合成氨設(shè)計(jì)能力120kt／a，于2006 年投產(chǎn)，配套復(fù)合肥，為其提供氮元素。但隨著集團(tuán)新建肥料項(xiàng)目的接連投產(chǎn)，用氨量持續(xù)增長，產(chǎn)氨量已不能滿足內(nèi)部需要。公司為了進(jìn)一步降低肥料成本，緩解銷售旺季出現(xiàn)的采購壓力，投入大量資金，對合成氨系統(tǒng)進(jìn)行了技改擴(kuò)產(chǎn)，滿足生產(chǎn)上的需求。改造后的產(chǎn)能雖然達(dá)到了150kt／a，但緊隨而來的是脫碳工段因氣量大通不過，氣體凈化不達(dá)標(biāo)，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)工藝的穩(wěn)定，直接威脅到安全生產(chǎn)。

我廠采用碳丙物理脫碳方法，脫碳溶液經(jīng)循環(huán)水冷卻后去吸收塔脫除CO2，吸收CO2的碳丙液經(jīng)再生后用循環(huán)水降溫，再經(jīng)脫碳泵循環(huán)使用。因循環(huán)水降溫能力有限，一年中有半數(shù)以上的時(shí)間因碳丙溫度高，加之我廠脫碳壓力偏低，脫碳后凈化氣中CO2含量都在0.8%以上，尤其夏季更是達(dá)到了1.0%以上，這樣，不僅增加了脫碳系統(tǒng)的負(fù)荷，而且增加了后工段銅洗的液氨消耗，嚴(yán)重時(shí)造成精煉氣微量跑高，危及合成，只有減機(jī)減量。

對脫碳系統(tǒng)的降溫，多年來各廠都非常重視，方法也較多，有采用地下水、液氨制冷降低變換氣溫度或者降低碳丙液溫度，或同時(shí)降低變換氣和碳丙液溫度。碳丙脫碳法要在比較高的系統(tǒng)壓力和較低的溫度下才能獲得較好的脫碳效果，我廠脫碳系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為2.7MPa（表壓），但是在實(shí)際生產(chǎn)中壓力為2.3～2.4MPa，脫碳工段每年從四月下旬開始因氣溫逐漸升高，特別是6～9月份，碳丙溫度高達(dá)38℃，經(jīng)循環(huán)水降溫后仍在35℃以上，遠(yuǎn)離凈化度CO2＜0.4%的平衡溫度25℃，整個(gè)夏季凈化后CO2都在1%以上，給安全生產(chǎn)帶來極大威脅，也造成銅洗工段氨耗大幅度增加。為解決這一難題，考慮過用液氨來制冷，后因復(fù)合肥廠消化不了氣氨，合成工段的冷凍量又不夠，改為增加200m3／h碳丙循環(huán)量來彌補(bǔ)，生產(chǎn)實(shí)踐表明也行不通，脫碳塔出現(xiàn)了嚴(yán)重的帶液現(xiàn)象。因此，只有通過技改途徑，進(jìn)一步降低碳丙溫度才能解決這一難題，使夏季也能安全穩(wěn)定生產(chǎn)。近年來，利用合成氨生產(chǎn)中回收的余熱產(chǎn)生熱水蒸發(fā)溴化鋰溶液，采用溴化鋰吸收式制冷機(jī)組制冷水降低碳丙液和變換氣溫度的廠家也較普遍。通過考察，該制冷系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)方便，使用效果好。為有效解決夏季生產(chǎn)脫碳瓶頸問題，我廠選擇了溴化鋰吸收式熱水型制冷機(jī)組。

1 技改工藝概述

該裝置包括蒸發(fā)器，吸收器，冷凝器，發(fā)生器換熱器，冷、熱水泵和相關(guān)附件。冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，帶走冷水中的熱量，從而制出冷水，在蒸發(fā)器中產(chǎn)生的制冷劑蒸汽在吸收器中被液態(tài)溴化鋰濃溶液吸收，這使溶液變稀，此稀溶液由泵打入換熱器，溫度升高后進(jìn)入發(fā)生器，被熱水進(jìn)一步加熱而升溫，溶液通過換熱器后返回吸收器，重復(fù)使用。發(fā)生器中分離的制冷劑流向冷凝器，于其中液化后流入蒸發(fā)器噴淋，重復(fù)使用。該制冷機(jī)組制冷量由提供的熱水能量決定。為了節(jié)省加熱稀溶液的熱量，提高整個(gè)裝置的熱效率，在裝置中設(shè)有換熱器，讓發(fā)生器流出的高溫濃溶液與吸收器流出的低溫稀溶液進(jìn)行熱交換，提高稀溶液進(jìn)入發(fā)生器的溫度。合成氨廠生產(chǎn)系統(tǒng)回收的95℃以上熱水用于制冷后降到70℃所能提供的能量對應(yīng)選擇機(jī)組大小。這種制冷水方法一是充分利用生產(chǎn)中的余熱，二是相當(dāng)于液氨制冷能耗的25%～30%。

另外，脫硫工段半水煤氣溫度高，也是合成氨生產(chǎn)原材料消耗高的主要問題之一，此次雖然將其冷卻水與造氣污水分開，形成獨(dú)立的循環(huán)系統(tǒng)，但是循環(huán)水降溫能力有限，氣體溫度仍達(dá)38℃左右，離夏季生產(chǎn)35℃的基本要求仍有距離，所以此次技改要將脫硫系統(tǒng)出口半水煤氣和壓縮五進(jìn)原料氣溫度一并下降到35℃以下。

2 技改后工藝狀況

溴化鋰機(jī)組自2011年5月投運(yùn)，投運(yùn)后工藝狀況如下。

（1）壓縮一進(jìn)半水煤氣從38℃以上降到35℃以下。

（2）壓縮五進(jìn)原料氣溫度從40℃降到38℃以下。

（3）脫碳碳丙溶液從36℃降到30℃以下，脫碳出口凈化氣中CO2從1.0%以上降到0.8%以下。

（4）改善了氨合成工藝生產(chǎn)條件，相應(yīng)提高了壓縮機(jī)打氣量，減小了系統(tǒng)阻力，節(jié)約了電耗。

3 帶來的經(jīng)濟(jì)效益（以半年計(jì)）

（1）穩(wěn)定夏季生產(chǎn)，日平均產(chǎn)量達(dá)500t，可增產(chǎn)液氨3t。

（2）減去機(jī)組耗電250kW·h后，噸氨節(jié)電15kW·h。

（3）生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)量得到提高，噸氨煤耗可下降10kg。

（4）脫碳原料氣凈化度提高，銅洗日耗氨減少1 500kg。

（5）效益評估 增產(chǎn)節(jié)氨效益（噸氨3 200元）3 200×（3＋1.5）＝14 400元／d

節(jié)電效益 0.35×500×15＝2 625元／d

節(jié)煤效益（噸煤950元） 950×500×0.01＝4 750元／d

半年總效益 （1.44＋0.262 5＋0.475）萬元／d×180d＝391.95 萬元

以上可以看出這套系統(tǒng)帶來的效益是比較明顯的，實(shí)際上我們這套溴化鋰系統(tǒng)一年至少要運(yùn)行9個(gè)月以上。平時(shí)運(yùn)行中主要是要做好機(jī)組維護(hù)，要點(diǎn)如下：①按要求控制好機(jī)組真空度來延長機(jī)組使用壽命和獲得較理想的運(yùn)行效果；②半個(gè)月?lián)Q冷水一次，保證換熱效果和冷水的潔凈度；③做好電器控制柜的降溫和防潮；④遇緊急情況做好冷水系統(tǒng)的防凍傷，必要時(shí)排空冷水系統(tǒng)，從而保證裝置的安全。