“40.60”工程设计及运行总结

40 60 工程工程设计设计及运行及运行总结总结8 Y9 n s P9 孟广银 黄修峰 张成胜 山东瑞星化工有限公司 东平 271509 2007 06 29 0 前言7 Z z Z q 1 1 炉型的选择 本次工程建设是我公司第一次大炉群建设 一次性建设 15 台造气炉 加上原有的 20 台 造气炉共有 35 台造气炉 原有的造气炉中有 5 台 2400mm 造气炉 4 台 2610mm 造气炉 11 台 2650mm 造气炉 全部为直筒型水夹套 单锅单塔侧出工艺 新建的 15 台造气炉全部选用 2610mm 2800mm 锥形夹套造气炉 夹套高度 2645mm 炉体总高度选取 6000mm 该炉型的选择 主要注重锥形炉的操作弹性大 不易 挂壁 半水煤气中氧含量低 便于提高碳层提高制气负荷 单炉产气量高等特点 能够满 足新扩产能的需要 1 2 系统配置及新技术应用 新增的 15 台 2610mm 2800mm 锥形炉借鉴和采用了兄弟厂家的多项先进经验和技术 1 应用了湖南仪峰优化控制技术有限公司的优化控制 DCS 系统 系统在原有应用的基 础上更加成熟 同时配合全自动加焦改进了正常生产及制惰控制程序 造气生产的自动化 程度进一步提高 操作更加稳定 优化控制得以实现 c 2 采用了三炉一锅一塔的流程配置 即 3 台炉 1 台风机一个风系统 1 台废热锅炉 1 台集中洗气塔 提高了风机及废热锅炉等 wiki 设备 wiki 和冷却水的利用率 废锅的温度 变化减少使用寿命得到延长 其中风机选用 D500 风机 风压 2800mmH2O 废热锅炉采用 热管式废热锅炉 不易挂灰积灰 洗气塔直径为 2800mm 选用 wiki 填料 wiki 塔 采用 不锈钢格栅填料 提高传热传质效率的同时 阻力较低且不易堵塞 为生产争取了主动 8 k4 s h7 K A7 X0 N 3 选用了全自动加焦工艺 消除了原有半自动加焦时的中心区的阻力 加煤均匀 炉面 能够实现稳定 碳层高度能够调节自如 能够大大提高制气负荷 F4 q2 a n D M O 4 采用了顶出工艺 将上行阀移至炉体正上 大大减少了上吹的带出物 节约了蒸汽用 量 结合三炉一锅一塔的配置 设置了煤总阀 两道 wiki 阀门 wiki 正常生产中动作一个 上行煤气和吹风气全部经过上行旋风除尘器 上下行煤气全部经过废热锅炉废热回收 该 流程及设备的配置 实现了投资少 除尘效果提高 热回收彻底 系统阻力小等目标 有 利于提高单炉发气量 5 设置了上下吹小加氮阀 加上原有程序中的大加氮方式 加氮的方式更加灵活 通过 小加氮操作方式的应用 炉况趋于稳定 为提高制气负荷创造了条件 5 q v1 d D y1 P 6 15 台炉全部采用皮带上煤 采用两级弹性振杆筛处理煤末 即减轻了劳动强度 又保 证了入炉煤的质量 为防止 wiki 机械 wiki 故障影响生产 预留了吊孔配置了电动葫芦及 吊斗 7 合理选择管径及阀门 降低系统阻力 提高生产负荷 上行煤气 吹风气及煤总阀选 用 800mm 阀 下行煤气和风阀选用 700mm 阀 烟囱阀因距炉体较近选用 600mm 阀 其它加氮阀及蒸汽阀全部选用 300mm 阀 8 蒸汽采用背压发电后的过热蒸汽 三炉一个蒸汽缓冲罐 六炉或九炉一个蒸汽大系统 有利于蒸汽系统的稳定 15 台炉原则上配 1 台 10000 Nm3 的气柜 气柜设置了 3 个进口和 3 个出口 为以后扩产留有余地 缓冲时间较为富余 为生产波动的处理争取时间 7 w6 K q2 I P W6 9 吹风气回收系统为 1 套 50 t h 的装置 生产中温中压蒸汽并入中压蒸汽管网后入背压 发电机组 发电后的 0 45 MPa 280 过热蒸汽直接补入造气系统 锅炉为单锅筒隧道 式设计 燃烧炉为 08400mm 的中燃式燃烧炉 该装置设计配套 20 台炉 产汽 45 50t h 10 油路系统设计为三炉一个泵站 DN600 以上工艺阀门全部采用电液阀驱动 确保动 作速度 三炉配置 4 台储能器 确保安全应急处理 w R P1 X l S s 11 循环水系统采用了徐州水处理研究所的微涡流闭路循环水处理系统 循环水悬浮物 降至 30mg L 以下 凉水塔的降温效果明显提高 为洗气塔使用填料降温和污水零排放创 造了条件 12 注意了造气炉本体的细节问题 如炉栅选用了七层六边和八层六边两种进行优化摸 索 破渣条的设置 防流板的安装 夹套出汽口的调整 下吹蒸汽的分布 下行煤气的除 尘等等小问题都进行了优化设计 T S7 E r F s X N 1 3 造气系统的运行情况 半水煤气成分 CO2 8 O2 0 25 CO 32 H2 37 2 N2 21 5 单炉产氨 总氨 45 50t d 其中 4 台 2400mm 炉烧煤球 X e p7 4 P4 m7 n D 1 s K 吨氨耗煤 1325 1350kg t 含煤球 煤种较杂 o U s p N Z9 x 吹风气产汽量 80t h 1 M5 c7 s O U r o 2 半水煤气脱硫系统 6 K6 K E q8 O e8 A9 V 半脱原有两套装置 1 套 3500mm 系统 1 套 5000mm 系统 由于系统配置较差 降 温效果不好 生产负荷加不上去 最多通过 44 机约 110000Nm3 h 的气量 为确保 400kt 氨醇能力的实现并留出一定余量 争取淘汰小装置 新设计了 1 套 6600mm 脱硫系统 6600mm 脱硫系统设计规模为 220kt a 合成氨 进工段煤气中硫化氢含量为 3g Nm3 脱硫后硫化氢达到 50mg Nm3 最大处理气量为 105000Nm3 h 最大满足脱硫液 量 3000m3 h 脱硫装置除了脱硫的任务外 还是系统净化的第一关 同时净化降温又是脱硫 再生控 制的重要一环 为了搞好气体的净化 本系统中设置了气柜出口除尘塔 6000 mm 脱硫 前静电除焦器 脱硫前冷塔 6000mm 脱硫后清洗塔 6000mm 脱硫后静电除焦器等 五级净化装置 其中气柜后除尘塔循环水与脱硫循环水是分开的 确保煤尘及焦油不进入 脱硫系统 系统的流程为 J0 t6 L n s n j d8 Y j 硫化氢 脱硫前 1 0 1 5g Nm3 脱硫后 34mg Nm3 k2 T1 P L3 o5 Y 脱硫塔压差 2kPa 0 P8 b O9 F e2 b 中变上段温度 309 448 中变下段温度 400 436 2 5 I W k7 b 低变上段温度 210 239 低变下段温度 188 198 4 B r4 b3 W1 T6 x 脱碳 正序原有两套 1 70MPa 碳丙脱碳 1 套 2800mm 系统 1 套 3600mm 系统 各 自的生产能力为 60kt a 和 100kt a 为扩大脱碳工序的生产能力 于 2004 年建成投产了 1 套变压吸附脱碳装置 该装置原设计为抽真空工艺 设计气量为 146000Nm3 h 250kt a 在施工设计过程中改为全吹扫工艺 生产能力打了折扣 实际 运行最大处理气量为 113000Nm3 h 年产合成氨能力 200kt 3 套装置能力距 400h 的能力 仍有差距 故决定进一步改造碳丙脱碳装置 2 D9 t O3 W F8 E 4 常解段淋降板段更换为填料段 消除腐蚀问题 确保长周期高效率运行 5 增加 1 台 280m3 h 脱碳泵 高负荷生产时循环量加至 1200m3 h 增加液气比 Q L4 p k M0 4 e G A 6 引入低温水冷却碳丙液 控制碳丙液温度在 30 以下运行 6 h4 O G x U c E 经过上述改造 生产能力增加了 30 净化气 CO2 含量在 0 8 以下 系统阻力不到 0 10MPa 达到了预期目标 4 1 2 3600mm 系统5 a9 t g2 G4 9 B J 3600 mm 吸收塔原设计为四段 6 m 填料 塔直径相对较大 改造的余地大 改造的内 容及项目同 2800mm 系统 系统增加 1 台 720m3 h 脱碳泵 高负荷生产时循环量加至 2100m3 h 增加液气比 经过改造 生产能力达到了 150kt 增加了近 50 净化气 CO2 含量在 0 8 以下 系统阻力不到 0 10MPa 两套碳丙脱碳的成功改造 使脱碳工序有了生产余量 各装置间可以相互倒气便于检修 v y1 S D 4 1 3 变压吸附脱碳 v k H F s5 U 变压吸附脱碳共有 33 台吸附塔 提纯段 20 台 总容积为 57 5m3 净化段 13 台 总容 积为 48 63m 由于变压吸附脱碳是由抽真空工艺改成全吹扫工艺的 吸附剂量明显偏小 管道口径及使用杂乱不匹配 且当时大型装置的吹扫工艺工程数据和经验还没有 故技术 和工艺程序不够成熟 自一开车就开始进行摸索调整 最后经过三次改造和程序调整 最 终确定为目前的全吹扫工艺 提纯段为五塔吸附十三次均压一次顺放和逆放一次二段升吹 扫再生 净化段为五塔吸附四次均压四次顺放一次逆放四次吹扫 在该程序运行下 基本 实现了气体的最大回收 系统电耗较低 装置的动力消耗主要有油泵 二氧化碳风机 吹 扫气回收风机 总功率 250kW h 0 k X Q c V i8 G 中间气 CO2 含量 4 65 净化气 CO2 含量 0 61 二氧化碳纯度 98 1 油泵运行 6 台 功率 18kW 台 p0 W u K D v 电单耗 9kWh tNH3 9 K3 i2 D B Y7 1 j t 装置投用后 分析甲醇系统进口气体的 H2S COS CS2 的总含量 40 06 10 6 满足 了联醇生产的需要 其中 1400mm 甲醇系统使用近 2 年半了 热点温度仍在 240 左右 使用寿命将大大延长 F7 a m9 S M d6 6 h 5 醇烃化精制 精炼工 序原为铜洗工艺 共有两套铜洗装置 1 套为 1000 mm 铜洗 配有 600 mm 联醇 1 套为 1200 mm 铜洗 由于铜洗工艺物料及动力消耗高 污染多现场差 难于管 理 易发事故 且自用氨的回收利用既浪费脱盐水 蒸汽 还浪费动力 占用人员多 自 动化程度低 诸多因素迫使寻找一种节能 洁净的精制工艺 在 40 60 工程建设中 新增 能力部分选用了醇烃化精制工艺 生产能力为 200kt a 在保留原有铜洗及 600mm 甲醇装 置的基础上 新上 1800mm 1400mm 甲醇各 1 套 新上 1 套烃化装置 基本形成三套 装置 600mm 甲醇与 1000mm 铜洗串联 1800mm 甲醇与 1200mm 铜洗系统串联 1800 mm 甲醇串 1400 mm 甲醇后再回压缩机然后配高压烃化工艺 压缩机五六段的具体 的流程见图 2 Q h U x 6 Y8 f a O c 醇烃化工艺投产后 显示出了突出的优势 1 醇烃化精制工艺运行成本较低 每吨氨的成本相对铜洗要低 30 50 元 2 生产操作和控制稳定 CO CO2 微量较低且稳定 有利于合成氨生产及催化剂的保 护 3 生产 wiki 环境 wiki 较好 减轻了因铜洗用氨产生的氨水等一系列环保压力 I6 M e9 j8 d2 9 t Z7 t3 C 4 甲醇的产量大幅度增加 单机出力上升 经济效益得到提高 4 V N n p 1200mm 烃化后 CO CO2 12 10 6 q5 K6 Z M V g3 o l 醇化塔热点温度 1800mm 240 5 1400mm 235 5 烃化塔热点温度 235 5 中间槽粗醇醇含量 85 0 R b S4 R q0 k l T3 h3 粗醇产量 150 180t d 6 氨合成 氨合成工序有 4 套装置 两套 800mm 合成 1 套 1200mm 合成 1 套 1800mm 合成 由于全部并在一起运行 气体成分存在差别 尤其醇烃化工艺与铜洗工艺并用 精炼氢存在 较大差别 装置的运行效率偏低 故此考虑在现有的装置上进行改造 增加生产能力 以 确保实现 380 400 kt a 的合成氨产量 满足 600kt 尿素的需要 h5 D e S 0 N U O 1 1200mm 合成装置更换合成塔为 1400mm 合成塔 原 1200mm 合成塔作为烃化塔 更换两台原 4m3 min 循环机为 9m3 min 循环机 确保更换合成塔后的循环量 换下的 循环机扩缸改造为 8m3 min 循环机作为甲醇循环机 更换热交和冷交内件 加大换热面 积 这样使生产能力扩大至 140kt a 4 m H0 s2 u7 k7 A8 a3 m 2 对 1800mm 合成装置实施串塔改造 一方面增加生产能力 同时实现节能降耗的目 的 串塔改造就是在原系统废锅和热交之间串入 1 台合成塔和 1 台废锅 使出一塔的合成 气经废锅降温后再进一步反应 提高氨净值 反应热再经第二废锅用来产蒸汽 然后去热 交进一步降温 由于该项改造在没有增加循环量 动力消耗 的情况下 提高了氨净值 吨 氨循环机功耗及冷冻功耗自然会得到降低 故该项改造既增加产量又节省动力消耗 V Q 3 U i2 v9 s6 j1 c 0 G I i4 g x4 n2 改造后操作控制基本较为方便 只有在系统压力降至 18 0MPa 以下或氢氮比严重失调时 二塔才有可能送电保炉温 在生产不正常时 仅串塔 1 套装置补气量可达 96000Nm3 h 生产强度增加较多 从产量增加上看 达到了改造的预期目标 保证了合成氨系统顺利达 产达标 7 氮氢气压缩 40 60 工程 新增生产能力的压缩机选用了上海大隆机器厂生产的 6M50A 306 314 型的 压缩机 共 4 台 六级压缩 设计一入吸入压力弹性较大 0 121 0 140MPa 绝 可调 该 压缩机电机功率 5200kW 转速 333r min 全部为单缸设计 该压缩机投产 1 年以来 主 要受力部件和大件运行较好 尽管也出现过一些小的问题 如串缸 十字头销断 缸套断 裂 活塞环寿命短等 但经过改进已经消除缺陷 另外 由于做好了一段进口气体的净化 和降温 压缩机活门使用周期较长 为生产高负荷运行创造了条件 p d3 k8 W X7 j 8 尿素 原有尿素生产装置两套 其中一期为年产 60kt 装置已改造到 180kt a 的能力 二期为 130kt a 的设计 实际生产已达 200kt a 的能力 尽管这样 为保证尿素生产能够应对自 如争取主动 新建尿素装置仍设计有 300kt a 以上的能力 t2 v 新建三期尿素装置仍采用水溶液全循环工艺 装置除了选用设备都比较大之外 也大量 采用了新的技术和工艺 以实现高产低耗的目标 主要设备见表 5 8 R1 E B H8 j r S0 u D y2 P6 g 1 合成塔采用 GC 型塔盘 使合成转化率明显提高 1 k6 B 7 b 2 一分 二分 一吸塔等设备内全部应用了 GC 型塔盘 提高了传质传热效率 7 X8 j S 9 l 3 一分 二分 闪蒸等加热部分全部采用了降膜式加热器 4 采用了具有专利技术的惰洗器 精洗器 5 采用了新的热回收工艺 对二甲液进行了提温 6 采用了水力喷射器 减少了蒸汽消耗 Q f J4 C 7 所有加热设备全部采用液位罐 可以减少蒸汽跑漏现象 8 R s 由于选择设备余量较大 又有新的技术和工艺作支撑 本套尿素以尿塔和机泵能力为准 已经达到了 900t d 的生产能力 各项消耗基本受控 但还有改进的余地和空间 B4 i g1 x U h 具体运行参数如下 O6 m x7 f n s U g i 5 一段蒸发压力 280mmHg 绝压 6 二段蒸发压力 35mmHg 绝压 7 尿素合成塔底部温度 174 顶部温度 188 0 X n M9 S B w9 V9 h3 X v 8 一段分解温度 156 e1 E U n K 9 一吸塔顶部温度 45 z3 I b3 H1 N v Z 10 二氧化碳