原料气精制和氨合成系统开车运行总结-南京国昌化工科技有限公司_

1、精品 料推荐原料气精制和氨合成系统开车运行总结张兴德张培玉山东联盟化工股份有限公司邮编： 2627001 概述山东联盟化工股份有限公司地处山东寿光市，合成氨生产能力300kt/a ，主要产品有400kt/a尿素、 175kt/a甲醇等。 2005 年公司领导根据化肥、甲醇的市场行情和企业发展的需要，审时度势，本着 “生产扩能、 节能降耗、环保优先、 提高效益” 的原则， 决定分两步实施 “ 3660” 工程，一期工程合成氨能力 180kt/a 、尿素 300kt/a ，同时副产甲醇 60kt/a ，要求尽可能采用经过考验，技术成熟，切实可行的先进工艺和设备，以确保安全生产，清洁生产，并为科学管

2、理，文明生产，减少检修工作量创造条件。公司经考察、论证后决定选用南京国昌化工科技有限公司的“全自热非等压醇烷化”工艺和氨合成技术，并委托国昌公司对合成氨原料气净化和氨合成装置进行设计。2 系统组成2.1 “全自热非等压醇烷化”系统“全自热非等压醇烷化”系统由中压醇化、高压醇化和高压烷化三个子系统组成，工艺流程见图 1。图 1 “全自热非等压醇烷化”工艺流程示意图1精品 料推荐2.1.1中压醇化系统中压（ 12.0 16.0mpa）醇化装置以产醇为主，将脱碳气中3.5 8.0%的 co+co2大部分 （8090%）转化为甲醇。通过中压醇化系统，醇氨比、甲醇产量调节灵活，同时可以控制进入高压醇化系

3、统工艺气中co+co2含量在1.50 1.80%的指标范围内。中压醇化系统的主要设备是中压醇化塔，采取南京国昌公司的 gc r202y型二轴二径催化剂自卸结构，下部设有换热器，见图2。该塔操作弹性较大、塔阻力低，其主要技术参数见表1。表 1 gc r202y型 1600 中压醇化塔主要技术参数塔型gcr202y二轴二径催化剂自卸式结构塔径mm1600塔净空高mm18000催化剂装填量m319.5设计生产能力ktch3oh/a50内件运行阻力mpa 0.3来 自 原 料 气 压 缩 机 （ 0 ） 五 段 出口 脱 碳 气 体（ 12.0mpa）与中压醇化循环机（ 1）出口气混合后进入油水分离器

4、（ 2），分离油水后进入中压醇化塔（ 3）内外环隙换热冷却塔壁，由下部进入中压醇化塔下部换热器管外换热， 温度升至 210左右由中心管升至0米与 f 0 冷激气混合后进入第一轴向层反应，反应后的气体与 f 1 冷激气在菱形分布器混合后进入第二轴向层反应，反应后的气体与f 2 冷激气在外分布筒混合后沿径向进入第一径向层反应，反应后的气体在内集气筒与 f 3 冷激气混合后沿径向进入第二径向层反应，反应后 250的气体进入中压醇塔下部换热器的管内换热，温度降至 120依次去软水加热器 （ 4）和水冷器（ 5），气体温度降到 35左右进中压醇分离器（ 6）进行气液分离，分离甲醇后的气体去压缩机的六段进

5、口，经压缩机加压后去高压醇化系统。图 2中压醇化塔结构示意图2.1.2高压醇化系统高压醇化装置以净化为主，系统进口气体中co+co2控制在 1.50 1.80%能够保证系统自热反应而又不需开循环机。在高压条件下co、co2 醇化反应的转化率非常高，系统出口气体中的co+co22精品 料推荐200ppm，保证了工艺气极高的净化度。高压醇化系统的主要设备是高压醇化塔，采取南京国昌公司的gc r202y二轴二径催化剂自卸结构（见图3），高压醇化塔的主要技术参数见表2。表 2gc r202y型 1400 高压醇化塔主要技术参数塔型gc r202y二轴二径催化剂自卸式结构塔径mm 1400塔净空高mm1

6、6000催化剂装填量m314.5生产能力ktch3 oh/a 10内件运行阻力mpa0.3来自压缩机 （ 0）六段出口 25.6mpa 的气体， 经高压醇烷化系统的新鲜气油分（ 7）分离油水后进入高压醇化塔（ 9）内件与环隙之间自上而下换热，换热后的气体经高压醇化换热器（10）进一步提温后，进入高压醇化塔内件下部换热器，温度升至210由中心管进入催化剂床层反应（催化剂床层气体路径与中压醇化塔相似，此处略） ，温度升至240，气体中co+co2200ppm 时出塔，依次进入高压醇化换热器（10）、高压醇化水冷器（11），温度降到35左右进入高压醇化甲醇分离器 （ 12），分离副产的甲醇后去进高压

7、醇洗塔（ 13），洗涤分离后的气体去高压烷化系统。2.1.3高压烷化系统高压烷化系统的作用是将高压醇化系统出口工艺气中微量的co+co2（ 200ppm）甲烷化反应，深度净化工艺气，确保高压烷化系统出口工艺气中的图 3高压醇化塔结构示意图co+co2 10ppm。表 3gc r201y型 1200 高压烷化塔主要技术参数塔型gcr201y二轴一径催化剂自卸式结构塔径mm1200塔净空高mm16000催化剂装填量m311.5内件运行阻力mpa 0.23精品 料推荐高压烷化系统的主要设备是高压烷化塔（图 4），采取南京国昌公司的gc r201y型二轴一径催化剂自卸结构（见图4），高压烷化塔的主要技

8、术参数见表3。来自高压醇化系统的气体进入高压烷化换热器（14）换热，温度升到180左右后进入提温换热器（15）换热，换热后的260高温气体进入高压烷化塔（ 16）催化剂床层反应，将气体中微量的co+co2（ 200ppm）转化为h2o和 ch4，反应后的气体离开烷化塔进入高压烷化换热器的管内换热，温度降到 65左右进入高压烷化水冷器 （ 17），离开高压烷化水冷器的35气体进入高压烷化氨冷器（18）进一步冷却， 气体温度降到8进入高压烷化水分离器（ 19）进行气液分离，分离后的气体（co+co含量小于 10ppm）去氨合成系统。“全自热非等压醇烷化”工艺中，中压醇化系统单独配置循环机（ 1）。

9、高压醇化和高压烷化共同设置循环机（ 20），通过设置控制阀门做到各自独立或串联使用。由于高压醇烷化正常不开循环机（ 20），主要在催化剂升温还原和开停车时使用，高压醇烷化循环机（20）配置一图 4高压烷化塔结构示意图台，氨合成循环机通过阀门的切换可以作为高压醇烷化循环机的用途。2.2氨合成系统2.2.1氨合成塔氨合成系统的核心设备是氨合成塔，采取南京国昌的gc r212zy 型二轴二径催化剂自卸结构，一个层间换热器和一个下部换热器均处在催化剂中间（见图5），其主要技术参数见表4。表 4gc r212zy型 2000 氨合成塔主要技术参数塔型gcr212zy型二轴二径催化剂自卸式结构塔径mm 2

10、000塔净空高mm18000催化剂装填量m333.5生产能力kt/a经济运行： 180实际能力： 200内件运行阻力mpa0.4 0.60.4 0.62.2.2工艺流程经循环机 （ 1）加压的循环气进入循环机油分（ 2）分离气体中的油，分离后的循环气分两路：一路约占总气量30的气体作为合成塔一次气沿氨合成塔（4）塔壁自上而下，冷却塔壁后一部4精品 料推荐分用作冷激气送至塔顶作为f 2 冷激气调节第一径向层温度，另一部分气体与另一路约占总气量70的气体混合进入热交换器 （ 3）管间，与管内气体换热至180后分四路进入氨合成塔。 f 0 塔副线由塔顶进入氨合成塔调节零米温度； f 1 冷激气从塔顶

11、进入催化剂层调节第二轴向层温度； f 3 从塔底进入一径向层中心换热器，调节第二径向层温度； 二次入塔气经下部换热器换热后与f 3 汇合进入层间换热器；反应后的工艺气经下部换热器换热后，温度 300离开氨合成塔。 反应后的气体经废热锅炉（ 5）换热副产 1.3mpa 的蒸汽后进入换交换器管内加热入塔气，图 5氨合成塔结构示意图换热后进入水冷器（6）冷却至 36左右进入冷交换器（7）换热段回收冷量，然后进入冷交换器的分离段分离液氨。分离液氨后的气体进入氨冷器（8）降温后与补充的新鲜气汇合进入氨分离器（ 9）进行气液分离。分离后的气体进入冷交换器壳程换热，换热后的气体经循环机提压、热交换器换热后进

12、入氨合成塔进行氨合成反应。冷交换器和氨分离器分离下来的液氨送往氨罐（见图 6）。图 6 氨合成系统工艺流程示意图3 催化剂的升温还原及系统运行3.1催化剂的升温还原中压醇化、高压醇化、高压烷化、氨合成的催化剂升温还原期间比较顺利，从2006 年 9 月5精品 料推荐29 日 20:30 高压烷化升温开始，到2006 年 10 月 13 日 06:00 四套系统的催化剂陆续还原结束转入轻负荷运行。由于新建装置较大，单元数较多，因此为了稳妥起见，催化剂首次升温还原的顺序：首先利用脱碳气对高压烷化催化剂进行升温还原，再利用合格的烷化气（即高氢）对中压醇化催化剂还原，中压醇化催化剂还原还未结束时对高压

13、醇化催化剂升温还原，合格的烷化气最后供氨合成催化剂升温还原。3.1.1非等压醇烷化系统催化剂的还原高压烷化塔装填四川亚联生产的kj108-2q 型镍系催化剂11.28m3，20 个小时顺利完成了升温还原。中压、高压醇化塔催化剂装填南化研究院生产的c207和 c306，全部采用高氢、高空速整体还原法。升温还原过程分为升温期、还原初期、还原中期和还原末期四个阶段，在整个还原过程中催化剂床层温度控制平稳、出水顺利。中压醇化和高压醇化催化剂升温还原时间均为85 小时左右。3.1.2氨合成催化剂的还原氨合成系统采用浙江工业大学研制的a301 亚铁基氨合成催化剂，装填量33.5m3。还原过程采用分段还原法

14、，每段升温还原出水均错开进行，上段催化剂还原主期结束，下段催化剂进入还原初期，保证在还原过程中水汽浓度指标合格，同时避免上段催化剂大量出水，下段催化剂出现反复氧化还原的现象，从而保证了还原后的催化剂具有较高的活性。各层催化剂依次经过升温期、还原初期、还原主期、还原末期四个阶段，整个升温还原过程按照“三高四低”（高空速、高氢、高电炉功率和低水汽浓度、低温、低氨冷温度、低压力）的原则进行，床层温度及其它各项指标控制平稳。氨合成催化剂升温还原190 小时。3.2系统运行2006 年 10 月 13 日氨合成催化剂还原结束后，系统转入轻负荷并逐步加负荷，平均达到日产合成氨 600 吨，甲醇（折精醇）2

15、30 吨，根据估算中压醇和高压醇产量分别为195 吨和 35 吨。如果前工序条件具备，中压醇产量还可以适当提高。高压醇不带电炉不开循环机，进塔气中co+co2含量 1.2 1.8%能够完全实现自热平稳操作。系统自投运以来，生产一切正常，满足了设计的要求（见表 5）。4 结论根据生产的运行情况可知：南京国昌化工科技有限公司的“非等压醇烷化”和氨合成技术在我公司“ 3660”一期工程应用非常成功，系统运行安全、稳定、可靠，运行指标达到或优于设计值。4.1非等压醇烷化系统（ 1）操作弹性大，将原料气中co+co2几乎全部转化成甲醇副产品，醇氨比调节灵活，完全6精品 料推荐实现了调整产品结构和净化的目

16、的。（ 2）净化度高：高压醇化系统出口 co+co2为 140 180ppm，烷化气的微量 co+co2 5ppm，对减少有效气体损失，保护合成氨催化剂，延长合成氨催化剂使用寿命十分有利。（ 3） 1600 中压醇化塔、 1400 高压醇化塔和 1200 高压烷化塔操作方便， 调节控制平稳，各催化剂层升、降温快捷易行，催化剂升温还原操作方便、催化剂还原彻底。（ 4）中压醇化系统、高压醇化系统、高压烷化系统阻力小，有效地降低了压缩机功耗。（ 5）系统实现自热平衡，高压醇烷化装置正常生产时不开循环机。表 5 系统生产运行数据（2007 年 1 月 9 日）运行指标设计值运行值备注 2000 氨合成

17、系统合成氨产量t/d系统压力mpa塔阻力mpa系统阻力mpa氨净值%入塔甲烷含量%入塔氨含量%合成塔同平面温差系统压力mpa醇化塔阻力mpa系统阻力mpa系统进口co+co2%系统出口co+co2 %系统压力mpa醇化塔阻力mpa系统进口co+co2 %系统出口co+co2 ppm系统压力mpa烷化塔阻力mpa系统进口co+co2 ppm系统出口co+co2 ppm60060025.022230.60.51.81.7 1211（分析数据）12.5 （计算数据）16 233.0 （氨冷 0 -5 ） 3.0 （氨冷 0） 25 18 1600 中压醇化系统15.010120.60.331.00.44 8680.7 1.50.7 1400 高压醇化系统25.022240.60.11.2 1.81.2 2.020050160 1200 高压烷化系统25.022240.60.1200140180 1025压缩机满量为600t/d循环机三台全开（设计两开一备）7精品 料推荐4.2氨合成系统（ 1）南京国昌公司开发、设计、制造的国产化最大的第一台2000 轴径向氨合成塔和氨合成系统， 在我公司得到了