300kt/a氨合成系统运行总结

300kt/a氨合成系统运行总结

马军艳 黄强

兖矿新疆煤化工有限公司 新疆乌鲁木齐市 830000

摘要:兖矿新疆煤化工有限公司作为兖矿集团在新疆煤化工产业的发展平台，规划设计了60万吨醇氨联产项目，采用新技术，装备水平较高，产能较大，产品质量好，并对合成氨系统运行过程中出现的问题及采取的处理措施进行梳理和总结。

关键词:合成氨 工艺流程 主要设备 运行情况 工艺特点

引言

合成氨系统设计规模年产300kt/a合成氨，装置选用了国际上先进的卡萨利技术，采用瑞士卡萨利公司内件，单塔日产达1000吨合成氨。精制气的压缩与合成气的循环采用同一台蒸汽透平驱动离心式压缩机，能耗低；设计压力14.83MPa, 操作压力低，工艺流程简单；设计塔外加热器，安全易操作，节能环保。从原始开车至现在现在的生产运行情况看，氨合成系统表现出生产能力大，操作特性大。

1.概述

来自液氮洗工段的合成新鲜气（35℃ 5.5MPa）进入合成气压缩机的低压缸一级入口，经级间冷却器冷却后进入高压缸，在缸内与来自合成循环气一起被压缩，温度升至56℃左右，出来进入（E7203）热气气换热器中被加热至178±5℃进入合成塔（R7201）进行氨合成反应，出合成塔的合成气（425℃）进入废热锅炉（E7201）管层，壳层副产3.8MPa饱和蒸汽，出（E7201）后饱和蒸汽温度降至约255℃左右进入（E7202）锅炉给水预热器，与锅炉给水换热后进入（E7203）热气气换热器将循环气加热，温度降至80℃左右后进入（E7204）水冷器，在水冷器中将合成气温度降至35℃后进入（E7205）冷气气换热器，降温后进入（E7206）第一氨冷及第二氨冷凝器（E7207）继续冷却后温度降至-10℃进入（V7201）高压氨分，分离出冷凝下来的液氨。（液氨进入V7202中压氨分，出来分成两股：一股进入尿素工段；另一股进入低压闪蒸罐再入球罐储存。）自高压氨分(V7201)出来的循环气与合成气在（E7205）冷气气换热器中换热，温度升至27℃后进入合成气压缩机的高压段补充压力，气体参加下一循环。

1.1工艺流程简图：

2. 合成氨系统主要设备氨合成塔

氨合成塔是合成氨生产的主要设备之一，我们采用的是瑞士卡萨利公司的三触媒床两换热器合成塔内件。它包括两个中心管换热器和三个触媒筐，合成塔内件安装在高压外壳内。开工加热炉F7201安装在氨合成塔高压外壳外部。

三床两换热器轴径向合成塔的特点在于气体的线性速度很低，。其催化剂床层的排列方式为气体的通过提供了一个大的横穿面，从而使得气体在穿过床层时的压降很低；另一方面，气体的分布也是一个重要的因素。

表1 氨合成系统主要设备规格型号及设计参数

3.系统开车及运行情况

氨合成系统于2012年9月份完成系统吹扫试压，对仪表进行调试消缺，对设备管道查漏，并对开车人员进行了操作培训，系统具备了开车条件。

2012年10月低氨合成系统一次性开车成功，产出合格的液氨，液氨送往球罐，经历了12小时的操作调整，系统循环建立，流程打通，高压氨分和中压氨分产出了产品合格，引入产品罐区，进化验，产品完全达到了《工业用液氨》

的标准要求。

4.系统工艺特点及存在的问题

4.1、氨合成系统的特点

氨合成塔是合成氨生产的主要设备之一，我们采用的是瑞士卡萨利公司的三触媒床两换热器合成塔内件。它包括两个中心管换热器和三个触媒筐，合成塔内件安装在高压外壳内，该工艺经过近几年的不断优化与提升，系统开车操作日趋完善，特别是合成塔触媒采用氮气升温的理论设计和分析，使合成触媒从常温状态开始升温，创造出良好的经济效益。系统主要特点如下：

（1）生产能力大，操作特性大。系统负荷可在50%～110%之间调节，变负荷操作条件系统也很稳定。

（2）氨合成塔为典型的固定床反应器，其设计思路为通过控 制床层入口温度的方式来控制整个床层的反应温度，3股进气分别控制着3个床层的人口温度, 而为提高氨合成塔的出口温度，第三床层出口未 设置换热器，塔内2台换热器采用串联进气的方式；

（3）氨合成塔采用分体式结构，便于催化剂 的装填和合成塔的检修；

（4）专有的轴径向分布 技术可使催化剂得到最大限度地利用。

（5）液氨产量高，设计产量41.66t，在实际操作中产量最高到45.63t，体现出生产能力大。

4.2、存在的问题

装置开车时原料气预热通过开工加热炉来实现，燃料为液化石油气，通过手动阀控制燃料量 以控制氨合成塔的升温速率，但在实际操作中， 由于很难合理控制手动阀的开度，造成炉温在升到350_℃后出现温升过快的现象，最大升温速率达150_℃/h；另外，开工加热炉系统的联锁较多，触发点多，容易引起停炉，系统开车升温还原时就停过1次炉，对氨合成催化剂的影响较大，经分析，这也是氨合成塔床层同平面温差较大的原因之一。所以，催化剂的合理装填和升温还原对氨合成塔性能的发挥有着至关重要的作用，一定要把控好。

5、结束语

无论从卡萨利氨合成工艺流程来看,还是从 卡萨利氨合成系统的运行情况来看，其都代表了 目前氨合成技术的先进水平，具有设备结构设计 合理、氮净值高、热量利用率髙、操作弹性大等 优点，为合成氨装置的长周期、稳定运行和节能 降耗提供了有力的保障。实际生产经验表明， 催化剂的合理装填和升温还原对氨合成塔性能的 发挥也有着决定性的作用，使用厂家应从细节着 手，控制好催化剂的装填质量，把握好催化剂的升温还原，多方面保证装置在最优工况下运行。

参考文献：

[1]朱宝轩.霍琪.化学工业基础[M].北京：化学工业出版社，2004.4

[2]梁家俊 .小氮肥安全技术[M] .北京：化学工业出版社，1997.8

[3] 林玉波.合成氨生产工艺[M].北京：化学工业出版社.2005.12