uhde-amv合成氨装置的技术特点及节能技改

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1、UHDE-AMV合成氨装置的技术特点及节能技改尹旭涛，鲁军（中原大化集团有限责任公司，河南濮阳457004）2008-02-15中原大化集团公司化肥装置是20世纪90年代初引进的，其中合成氨技术采用当时最先进的UHDE-AMV技术。该技术整体比较先进，节能效果比较明显，其设计能耗为28.82GJ。装置经过十多年的生产运行和局部的节能技术改造，技术逐渐成熟，装置运行稳定，实际生产吨氨能耗接近设计指标。笔者以下简要介绍该装置的技术特点和节能优势以及完善该装置的各项节能技改措施。1 装置技术特点   UHDE-AMV合成氨装置在转化、净化、合成和动力等各个工艺环节采取了相应

2、节能措施，吨氨能耗由传统流程的39.7GJ降低至29.8GJ，节能效果明显。1.1 转化部分   （1）减少一段炉转化负荷 出口甲烷含量由传统流程的10％提高到16.3％。具体操作条件是：①降低水碳比，由传统流程的3.5降低到2.75，从而减少一段炉热负荷和降低转化炉管的阻力。一段炉热负荷54×106W，一段炉热利用率88.1％。炉管阻力由传统的0.32MPa降低到0.20MPa；②降低烟气排出温度。在一段炉对流段内并列设有原料气过热器A／B、高压蒸汽过热器、空气预热器、原料气预热器、锅炉水预热器、天然气预热器等7组盘管来回收热量，烟气排出温度由传统流程的200℃降低

3、到128℃，因此提高了燃料天然气的利用率；③提高转化操作压力，由传统流程的3.5MPa提高到4.9MPa，这样既节省了压缩功耗，又提高了过量蒸汽余热的利用价值，并使一段炉转化管数量减少，降低了设备投资。本装置共有180根转化管，分4排均匀布置。   （2）二段炉加入过量空气 二段炉转化任务有2个，一是将残余甲烷转化，二是加入空气，以便得到合适的氢氮比。由于降低了一段炉转化负荷，将较多的甲烷移至二段炉，因此在二段炉加入过量空气，这样就有多余的氮气，将在合成回路中采用深冷法除去。   （3）采用燃气轮机 传统流程的空气压缩机都采用蒸汽轮机。本流程采用燃气轮机驱动，排放的含

4、氧16％、542℃的高温废气作为一段炉燃烧空气。每小时约有137.2km3高温废气进入一段炉，提供的热量约为26.9×106W，节约天然气燃料1.8km3，燃气轮机的综合循环效率达到85％以上。1.2 净化部分   （1）除与传统流程一样，仍然采用高、低温变换串甲烷化的流程，二氧化碳脱除采用改良的苯菲尔法，在解吸塔后采用四级喷射和蒸汽压缩机，回收解吸塔出口溶液的余热。   （2）吸收塔出口设有水力透平，利用富液的热能转化为机械能驱动水力透平。水力透平和溶液泵通过3s离合器啮合，透平回收的能量可以补偿溶液泵轴功率的40％。溶液泵设计轴功率为1137kW，可节省454kW

5、，相当于每小时节电454kW·h。1.3 合成部分   （1）采用新开发的低温活性好的ICI74－1型氨合成催化剂，压力为10.5MPa、温度为479℃，比传统流程的空速低，氨净值可达12％，热能回收量大，低压下压缩功耗小，但是也增加了催化剂用量和设备质量。（2）多余的氮进入合成回路中的深冷装置，在弛放气中氨回收后，将其冷却到－195℃，使部分氮及甲烷冷凝。1.4 动力系统   （1）提高高压蒸汽的温度和压力 与传统流程相比，压力由10.5MPa提高到12.5MPa，温度由482℃提高到535℃，从而提高蒸汽做功的效率，减少蒸汽用量。（2）采用1台余热回收后的发电机替

6、代蒸汽驱动一些机、泵。平均每小时实际发电3200kW，从而提高了能量利用率，节省了电耗。2 节能技改措施   经过10多年的生产运行和局部的节能改造，UHDE-AMV合成氨装置节能工艺技术更加完善，运行更加稳定。主要的节能技改措施包括以下6个方面。2.1 低变炉前增设喷水降温器   锅炉给水泵出口脱盐水分为2路，1路进入对流段与一段炉燃烧烟气换热后进入汽包；另1路进入低变炉前换热器与工艺气换热后进入汽包。为了充分利用对流段烟气热能，降低烟气排放温度，锅炉给水泵出口三通阀全开，使去对流段锅炉给水盘管的水量达到最大，以最大限度地吸收烟气热量，降低烟气排放温度。然而，由于另

7、1路去低变炉前换热器的水量减少，致使换热器换热少，低变炉进口温度高。为了稳定低变炉进口温度，在低变炉前增设喷水降温器，手动控制进水量。遇到系统停车时，要紧急关闭进水阀门，防止水进入炉内损坏触媒。2.2 降低辅锅负荷   本装置辅锅设计耗混合燃料气6.3km3／h，产高压蒸汽60t／h。从初始开车到目前，辅锅一直满负荷运行，以维持蒸汽管网的平衡。近几年来，由于天然气供应量不足，为了节省天然气消耗量，装置新增3台燃煤锅炉，其中1台高压，2台中压，所产蒸汽并入蒸汽管网，从而降低了辅锅负荷，由原来的6300m3／h降到800m3／h，节省下来的天然气用以提高