大化肥集成制冷氨气压缩机的研制.pdf

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1、大化肥集威制冷氨气压缩机的研制沈阳鼓风机集团股份有限公司(辽宁110869)李志卓齐智勇【摘要l大型尿素合成低温甲醇洗工段和氨合成工段都需要外界向系统提供冷量，国际上传统设计采用两套氨制冷压缩机，一套为低温甲醇洗系统提供冷量，另一套为氨合成系统提供冷量，两套氨制冷压缩机在设备投资和运行中的工程消耗都非常大。为了降低我国化肥行业的建设成本，彻底摆脱我国化肥建设受制于人的状况，沈鼓集团围绕大化肥装置用氨压缩机节能优化、机组多次加气设计、机组安全可靠性和叶轮材料等方面存在的系列问题，组织进行了大量的科研攻关，自主研制成功国内首套大型化肥装置节能用制冷氨

2、压缩机机组，该机组的研制成功实现了节能和自主化设计，既用一套氨制冷压缩机分别为低温甲醇洗和氨合成系统提供冷量，也满足了国家节能降耗的需要。【关键词】尿素集成制冷氨压机加气一。项目背景我国是一个农业大国，农产品在国民经济中占有重要地位。农作物在生长过程中需要氮、磷、钾等营养，尤其是氮肥对农作物增产起到至关重要的作用。我国现在氮肥以尿素为主，尿素的合成大致分为原料气制备、原料气净化、氨合成和尿素合成四个过程。原煤气化后产生的合成气中除含有H：、C091,，还含有一定量的其他组分，主要是H2S、COS等硫化物和CO：，这些酸性物质含量过高对下游工艺影响

3、很大，合成气作为原料进一步使用前，必须进行净化处理，脱除其中的H：S和CO：，目前国内外普遍采用低温甲醇洗技术净化粗煤气。低温甲醇洗工艺是由德国林德(Linde)公司和鲁奇(Lurgi)公司共同研究开发的，它以冷甲醇(一6013)作为吸收剂。低温甲醇溶液吸收H：S、CO：过程是一个放热的过程，而吸收需要在较低的温度(一70～一4013)下进行，为了维持吸收塔的低温环境必须由外界向系统提供冷量，大多采用氨制冷系统，来自低温甲醇洗装置0．07MPa、一4012的气氨进入本装置的低温过冷器的壳程，被管程40"C的液氨换热到3013，同时液氯被冷却至IJ

4、4"C，送出低温甲醇洗用于-4013级制冷，需要一套氨气离心压缩机为其提供制冷动力。=，传统设计简述原料气经过低温甲醇洗净化，液氮洗精炼后进入氨合成装置进行合成氨，并冷凝分离成液体产品氨，送往氨库作尿素原料。净化后的新鲜合成气经过合成气压缩机至14．0MPa(A)与循环气混合，共同压缩至15．0MPa(A)，经过换热达2lO℃进入合成塔合成。合成后气体经过系统换热至：m伸期～嬲21删23℃，入第一氨冷却器用0E级氨将气体冷却到5℃，再经第二氨冷器的一18℃级氨将气体换热到一12oc。使大部分氨冷凝为液氨。进入氨分离器，使液氨从气体中分离出来，两级

5、氨冷使用的液氨均来自于制冷系统。蒸发后的气氨按不同压力等级分别送回制冷系统。经过氨气制冷压缩机压缩后液化循环使用。综上所述，合成尿素过程中，原料气净化和氨合成过程均需要外界向系统提供冷量，因为氨是尿素生产过程中的产品之一，所以一般采用氨气作为冷剂。氨气通过离心压缩机压缩至1．7MPa(A)后进行液化，液氨输送到换热器进行闪蒸制冷，气氨重新回到压缩机压缩，循环利用。在以往的工艺中低温甲醇洗和氨合成的制冷压缩机是分别设计的，是两套独立的压缩机组，以沈鼓集团为山东鲁西化工有限公司(采用兰州航天院尿素合成工艺技术)设计、制造的两套氨气压缩机组为例进行详细

6、说明。表1低温甲醇洗氨制冷压缩机参数机型MCL608+2MCL606操作条件一段加气二段三段体积流量／(m3／h)26500150004l5004l500入口条件压力／IVIPa(A)0．0720．4980．955温度，℃一40427．340出I：1条件压力／MPa(A)0．5230．9791．797温度，℃138．393．51叭．4轴功率／kW4817转速，(r／rain)873287328732总压缩比7．3lO1．9701．880合成氨制冷压缩机相对于低温甲醇洗制冷压缩机机型小一些，根据工艺参数压缩机选型为3MCL458，机组为单缸三段八级

7、压缩，叶轮名义直径为450mm，机组设计参数见表2。采用两套氨制冷压缩机，一次性投资比较大，而且制冷系统的工程消耗等都比较大，不利于能源的节约和利用。表2合成氨制冷压缩机参数机型3MCL458操作条件一段加气二段三段体积流量／(m3／11)2113l4386164992入口条件压力／[VIPa(A)O．21O．36O_351．03温度，℃一18—54．540出口条件压力／MPa(A)0．361．041．8温度，℃24106．797．2轴功率／kW5190转速／(r／rain)12255总压缩比1．722．91．75叠用棚誓、、Ⅵw．et妇X．co

8、ln2013年第9期三、设计创新针对这一问题，沈鼓集团大胆提出将低温甲醇洗和氨合成两套氨制冷压缩机组集成为一套的想法，并与设计院一同讨论