徐莎莎，楊 清，俞吉祥，樊 波

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司 青海格爾木 816000)

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司年產(chǎn)300 kt合成氨裝置的氨回收分高壓洗氨系統(tǒng)和低壓洗氨系統(tǒng)，高壓洗氨后的合成弛放氣返回變壓吸附裝置回收氫氣，低壓洗氨后的不凝氣供中變加熱爐使用，氨水送尿素裝置水解解析系統(tǒng)回收氨。合成氨裝置氨回收系統(tǒng)自投運(yùn)以來，頻繁出現(xiàn)洗氨后的氣體氨含量超標(biāo)和氨水濃度偏低的問題，弛放氣和不凝氣無法回收，不僅提高了裝置的運(yùn)行成本，而且對(duì)環(huán)境造成很大的污染。

1 氨回收系統(tǒng)工藝流程

原設(shè)計(jì)氨回收系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

合成氨裝置合成系統(tǒng)的高壓弛放氣(NH33.61%，H263.74%，N221.25%，CH46.78%，AR 4.62%，均為體積分?jǐn)?shù)；流量1 456 m3/h，標(biāo)態(tài))經(jīng)調(diào)節(jié)閥減壓至3.0 MPa后進(jìn)入高壓洗氨塔底部，與來自頂部的透平冷凝液逆流接觸，弛放氣中的氨被冷凝液吸收后得到的稀氨水與來自低壓洗氨系統(tǒng)的氨水混合后送尿素裝置；高壓洗氨后的弛放氣經(jīng)分離器分離夾帶的水分后去變壓吸附裝置回收其中的氫氣。為防止變壓吸附裝置的吸附劑中毒，去變壓吸附裝置的弛放氣含氨體積分?jǐn)?shù)須低于200×10-6。

在氨合成工序的氨分離器中，氣液在高壓下進(jìn)行分離，部分不凝氣微溶于液氨，液氨經(jīng)減壓閃蒸后在液氨受槽將大部分溶入的不凝氣閃蒸出來，少量液氨因汽化而隨不凝氣進(jìn)入液氨受槽的洗滌段洗滌；出液氨受槽不凝氣(NH322.12%，H243.43%，N219.20%，CH4+C2H611.99%，AR 3.26%，均為體積分?jǐn)?shù)；流量410 m3/h，標(biāo)態(tài))進(jìn)入低壓洗氨塔底部，與來自頂部的透平冷凝液逆流接觸，得到的稀氨水送尿素裝置，洗氨后的不凝氣(含氨體積分?jǐn)?shù)0.022%)經(jīng)調(diào)節(jié)閥減壓后送入燃料氣管網(wǎng)。

圖1 原設(shè)計(jì)氨回收系統(tǒng)工藝流程

氨回收系統(tǒng)均采用透平冷凝液洗滌回收氨，透平冷凝液經(jīng)高壓洗氨泵和低壓洗氨泵加壓后分別送入高壓洗氨塔和低壓洗氨塔。高壓洗氨泵出口壓力為3.56 MPa，流量為0.50 m3/h；低壓洗氨泵出口壓力為2.0 MPa，流量為0.32 m3/h。

2 存在的問題

在試車過程中，高、低壓洗氨泵頻繁出現(xiàn)隔膜破裂、不打量、吸入單向閥堵塞等故障，導(dǎo)致高壓弛放氣和低壓不凝氣因氨含量超標(biāo)而放空。由于洗氨泵維修頻次高，增大了設(shè)備的檢維修工作量及備品備件的損耗。高、低壓洗氨泵故障統(tǒng)計(jì)如表1所示。

從表1可看出，依據(jù)弛放氣中氫氣的含量，僅8個(gè)月就損失氫氣約331 000 m3(標(biāo)態(tài))、不凝氣57 407 m3(標(biāo)態(tài))，造成運(yùn)行成本大幅增加。此外，由于大量含氨氣、氫氣、甲烷等有毒有害的弛放氣和不凝氣對(duì)空排放，導(dǎo)致環(huán)境遭受污染。

3 改造措施

針對(duì)高壓弛放氣和低壓不凝氣氨含量超標(biāo)而無法連續(xù)回收利用的問題，對(duì)高、低壓洗氨系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造?？紤]到高、低壓洗氨系統(tǒng)洗滌液用量較少(合計(jì)為1.07 m3/h)，從裝置上游工序的中壓鍋爐給水泵出口管道引鍋爐水至高、低壓洗氨系統(tǒng)，不會(huì)導(dǎo)致中壓鍋爐給水泵超負(fù)荷跳車的生產(chǎn)事故；在高、低壓洗氨系統(tǒng)界區(qū)增設(shè)水冷器，將鍋爐水降溫至設(shè)計(jì)指標(biāo)40 ℃。中壓鍋爐給水泵出口壓力為5.0 MPa，根據(jù)高、低壓洗氨塔的不同工作壓力和流量，增設(shè)2只調(diào)節(jié)閥以滿足洗氨系統(tǒng)的操作指標(biāo)要求。改造后氨回收系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。

表1 高、低壓洗氨泵故障統(tǒng)計(jì)

項(xiàng)目高/低壓洗氨泵故障次數(shù)/次高/低壓洗氨系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)間/h放空量/m3(標(biāo)態(tài))弛放氣不凝氣2014?102/416/501272087412014?114/190/116282016832015?015/4134/658696692592015?023/275/275272541722015?034/5151/86108267135592015?046/3130/4812077098152015?054/323/162185033342015?063/255/32536256843合計(jì)31/24674/33551974357407

4 改造效果

本次改造共增加2只調(diào)節(jié)閥、1臺(tái)換熱器、6只手動(dòng)閥、2只流量變送器、600 m信號(hào)線纜等，設(shè)備采購和安裝費(fèi)用合計(jì)為10.87萬元。改造于2015年6月完成，7月投入運(yùn)行。從改造完成投入運(yùn)行至今，洗氨后的高壓弛放氣中含氨體積分?jǐn)?shù)維持在110×10-6以下，低壓不凝氣中含氨體積分?jǐn)?shù)維持在0.017%以下，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。因高壓弛放氣和低壓不凝氣得到有效回收利用，噸氨消耗明顯下降，加熱爐天然氣消耗也明顯降低，改造后也無高、低壓洗氨泵備品備件及電耗等費(fèi)用的產(chǎn)生，裝置運(yùn)行成本得到有效控制。改造前后噸氨天然氣和原料氣消耗比較如表2所示。

圖2 改造后氨回收系統(tǒng)工藝流程

5 結(jié)語

通過改造，氨回收系統(tǒng)的安全性得到大幅提升，同時(shí)也減輕了操作人員和檢修人員的工作量，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

表2 改造前后噸氨天然氣和原料氣消耗對(duì)比

項(xiàng)目日期天然氣消耗/m3(標(biāo)態(tài))原料氣消耗/m3(標(biāo)態(tài))改造前2015?015．082475．12015?0228．902381．42015?0322．802455．62015?0414．802525．6改造后2015?101．202382．62015?110．102295．52015?122．702363．62016?011．082396．7