公司合成氨、尿素、甲醇装置技改总结

作者：张大涛（山东飞达化工科技有限公司）

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前 言

我公司目前具有年产合成氨100 kt、甲醇20 kt、尿素150 kt、碳铵20 kt、浓硝酸30 kt、复合肥20 kt、氢气3.2×106 m3、橡胶防老剂系列产品3 kt、食品级二氧化碳20 kt、人造红宝石80 t的生产能力。

20xx年年初，公司根据市场形势和企业实际现状，提出了工作目标的三大战略转移，其中首要的一条即是投资重点由新产品开发和项目建设向现有装置的优化升级转移，通过综合节能技术改造、降低生产成本，努力创建资源节约型和环境友好型企业方面转型。

1 原生产装置存在的问题

原生产装置由于设备陈旧、工艺落后，存在生产不稳、产量低、原料煤耗高、电耗高、蒸汽耗高、环境差等问题。归纳起来主要有以下几个方面：

（1）造气系统设备和工艺配置不合理、仪表检测自动化控制水平落后、吹风气回收装置效率低且运行不稳定，造成系统阻力大、发气量小、原料煤耗和蒸汽消耗居高不下。

（2）两套φ3500 mm的脱硫系统吸收和再生设备不匹配，两套再生系统分别配套40 kt／a和120 kt／a合成氨的生产能力，存在“大马拉小车”、电耗高、易偏流、脱硫效率低、气体净化度差的问题。

（3）两套碳丙脱碳系统因其中1套已运行xx年，常解再生塔的常解段和真解段以及闪蒸槽淋降板、脱碳塔气液体分布器损坏严重，造成动力消耗增加、净化度降低。且两套系统无能量回收装置和碳丙液精密过滤装置，造成电耗高、运行周期短。闪蒸气和富裕CO2没有得到综合利用。

（4）两套甲醇系统由于其中1套水冷器的换热面积和醇分离器都偏小，气体带醇严重，造成甲醇损失，同时破坏铜洗岗位铜液组分，影响生产。

（5）φ1000 mm铜洗系统在夏季生产时由于合成循环水水温高、氨冷负荷重、冰机无备机，存在电耗高、铜洗微量经常超标的现象。再生气和余热没有得到有

效利用。

（6）合成系统在夏季时冰机负荷重出现超电流现象，入口气氨压力0.45 MPa、出口1.60 MPa，并经常出现超压现象。弛放气和放空气也没有得到综合利用。

（7）合成、尿素两循环水系统水质差、排污量大，影响环保。

（8）脱盐水系统采用阴阳树脂交换，无预处理设备，存在酸碱消耗高、排放水量大、水质差、环境污染等问题。

（9）尿素生产过程中的解吸废液没有经过深度处理和回用，造成能源浪费和环境污染。

（10）合成氨生产中的放空气和其它废气没有回收利用。

2 装置优化和综合节能技术改造的主要内容

由于公司位于淮河流域和南水北调的核心区域，环保的要求非常严格，所以，这次技改的原则：一是要在资源节约和综合利用、清洁生产方面有所突破；二是节能降耗方面要达到国内同行业较好水平。为了确保这次改造达到预期的效果，公司经过反复的咨询、论证、考查，采用了国内比较成熟、先进的新技术、新工艺、新设备、新材料。从20xx年初开始准备并逐项实施，到20xx年x月大修后全部投入运行。投资1700余万元，达到了预期的效果。

2.1 造气系统改造

现将8台φ2600 mm型造气炉全部更换为φ2600／φ2800 mm锥型炉，除尘器改为内衬铸铁、防磨、旋风式，上下行煤气管道由φ600 mm扩为φ700 mm，单炉吹风气回收管道由φ600 mm扩为φ800 mm；采用4炉1锅1塔流程，配套两台D600型风机，两台900 m2带蒸汽过热器的联合废热锅炉，两台φ2800 mm洗气塔，煤气总管由φ700 mm扩为φ1000 mm；新增1套湖南仪峰生产的DCS自动寻优装置，使造气的仪表监测水平上了一个台阶；新增1套3.2YTG圆弹性振动筛，提高了煤加工质量和块煤利用率，保证了入炉煤品质，同时也减轻了员工劳动强度、改善了操作环境；对油压控制系统进行了改造，通过改造阀站和油缸、调整蓄能器、更新部分油压阀及部分油管，进一步稳定油压，提高油压阀门开关速度和安全性。

2.2 吹风气回收系统的改造

公司原有两套吹风气回收装置（其中1套为φ3400 mm燃烧炉，1套为φ5000

mm燃烧炉），由于原设计和安装存在缺陷，燃烧炉顶和烟道经常烧坏，蒸汽过热器使用寿命平均不足半年。为提高吹风气回收装置的运行周期，减少蒸汽消耗，公司技术人员大胆革新，将两套装置改造成1套；利用旧设备制作了1台φ5000 mm×11000 mm燃烬炉，串联在φ5000 mm燃烧炉之后，并新增15 t／h，2.5 MPa余热锅炉1台，后接蒸汽过热器和原来的两台10 t／h低压余热锅炉，适当加大软水预热器和空气预热器换热面积。改造完成后能够回收8～12台造气炉的吹风气，排烟温度由原320 ℃降为140 ℃，吹风阻力和蒸汽品质得以保障，效益显著。

2.3 新增5000 m3气柜

投资280万元新建1座5000 m3气柜，投入运行后有效增加了气柜储量，操作弹性增强。

2.4 脱硫系统改造

将两台φ3500 mm的脱硫塔并联共用1套再生和冷却系统，降低阻力和电耗；新增900 m2石墨列管换热器，用18 ℃的地下水降低压缩一入煤气温度，提高压缩机打气量，同时提高地下水的温度满足反渗透的工艺要求；利用变换系统更换下的主热交换器改制成脱硫液冷却器，降低入脱硫塔的脱硫液温度，提高吸收效率；新增KSDL中空分散玻璃钢冷却塔和高效过滤器，形成独立完善的脱硫循环冷却水系统，提高了煤气的净化度，延长压缩机的运行周期。

2.5 脱碳系统改造

将φ2600 mm脱碳塔的气、液体分布器分别改造成管式和槽盘式；将φ3400 mm／φ4200 mm常解再生塔的常解段和真解段由淋降板式改为填料式，气提由鼓风改为引风；增设涡轮机能量回收设备和碳丙液高效过滤器；利用变压吸附装置回收闪蒸气中的CO2生产20xx0 t／a食品级CO2，回收食品级CO2后的成品气送往碳化岗位生产碳铵，尾气送压缩一入回收。

2.6 甲醇系统改造

将其中1套φ800 mm甲醇系统扩大冷排换热面积，油分和醇分更换为超滤聚结式内件。

2.7 铜洗系统改造

新增300 m2石墨列管换热器、溴化锂制冷机组（4.18×106 kJ）、400 t／h中

空水分散冷却塔、利用闲置设备改造了1台170 m2的冷却器，利用尿素系统一吸冷却器的热脱盐水制取10 ℃的低温水，冷却水冷后的铜液和合成冷排的循环冷却水，减轻氨冷和冰机的负荷，降低电耗；利用尿素系统的蒸汽冷凝液在铜洗上加热器中加热铜液，降低蒸汽消耗。

2.8 合成、冷冻系统改造

新增高效等压吸氨塔和铜洗再生气氨回收塔，回收合成放空气、弛放气中的氨，制备20％（质量分数）工业氨水外销，回收铜洗再生气中的氨制备氨水供碳化生产碳铵；新增变压吸附提氢装置，净氨后的合成放空气和弛放气经变压吸附提取99.9％（体积分数）的氢气，送往人造宝石生产装置烧结红宝石，尾气回收至废气柜，供吹风气回收装置生产蒸汽；冷冻工段新增两台2500 kW蒸发式冷凝器，减轻了尿素循环水的负荷，冰机节电效果显著。

2.9 合成、尿素两循环冷却水系统改造

利用闲置的旧设备设计改制了两台高效澄清器，将造气炉夹套、联合废锅、蒸气缓冲罐、余热锅炉、变换饱和热水塔等装置的排污水澄清后作为两循环水的补水；利用闲置的旧设备设计改制了4台高效过滤器，新配置两级澄清池，对循环水澄清过滤，以保证水质，达到提浓减排，防止腐蚀和结垢的目的；反洗水经澄清后去废水终端处理站。

2.10 废水源头治理改造

新增80 t／h“反渗透”脱盐水装置代替原水处理装置，“反渗透”排出的浓水用于生产和生活区冲洗厕所和景观用水；新增15 t／h尿素解析废液深度水解装置，尿素工艺冷凝液经处理后，其中NH3－N和尿素质量分数均为3×10－6～5×10－6。处理后的废液再经除铁、除氧后送往造气炉夹套气包产生蒸汽；将脱硫循环水的置换水导入造气循环水中，经平流沉淀和微涡流澄清后，引出5 t／h高浓度的废水去废水终端处理站。

2.11 废水终端治理改造

按照鲁环发［20xx］84号文《关于贯彻实施“山东省南水北调沿线水污染综合排放标准”的通知》的要求，外排废水中的NH3－N质量浓度不超过15 mg／L，COD质量浓度不超过100 mg／L，原终端污水处理设施无法达到该指标。经过反复考查论证最终确定采用徐州水处理研究所开发的改良A／O工艺。

该技术有以下几个特点：① 进水按水质分类，清污分流。普通污水不通过预处理直接进入主处理工艺，高浓度污水则通过预处理后再进入，从而减轻预处理设施的负荷，达到减小投资、节省运行费用的目的。② 一级生化处理采用A／O工艺，但反应池采用改良SBR工艺，省去第2沉淀池，减少投资及占地。③ 采用短程硝化技术，降低了处理成本，反应池可减少20％的容积，造价低。 3 结 语

投资重点转移是公司一大战略决策，相应项目的实施使公司现有生产装置进一步得到优化升级，合成氨的综合能耗、电耗、原料煤耗、蒸汽耗以及尿素和甲醇的消耗都有了明显的下降。在资源综合利用、发展循环经济方面也走出了一条新的道路，为创建资源节约型和环境友好型企业打下了坚实基础。

第二篇：甲醇装置工程总结

甲醇分厂总结

一、 设计问题

1、合成低负荷运行困难：

大型单体甲醇合成装臵30%左右低负荷状态运行合成副产物较多，合成所产粗醇产品中，含有CH化合物及高级醇较多，予塔部分还没有设计CH化合物及低沸点切取管线，给精馏系统精制带来困难。 同时，合成气冷反应器反应温度无法达到设计温度运行。甲醇合成系统现运行状态：合成引气量：80000—250000m3/h合成圈压力：5.0-7.0MPa甲醇分离器粗醇组份分析：丙酮：0.01%、乙醇或异丙醇：0.26%、异丁醇0.01%、正丁醇0.07%、正戊醇、0.02%。

2、开车时合成汽包蒸汽问题：

在合成开车和低负荷运行时，合成汽包副产3.5Mpa饱和蒸汽，因此两种状态无法达到3.5Mpa压力，也就无法送入3.5Mpa饱和蒸汽管网，冬季蒸汽浪费较大，以前与鲁奇和设计院沟通过都没有结果。

3、合成调温部分设计缺陷：

合成调温空冷和水冷部分应设计手阀保证低负荷状态下有效隔断，或增加新鲜气和循环气增加一台入塔气预热器（带旁路的满负荷时不用）可以有效利用压缩机出口气温度，提高气冷反应器入口温度。

4、常压塔开车升温时间较长：

甲醇精馏常压塔塔底开车时温度提升较慢，开车时间较长，废水排放不了，只能返回闪蒸槽内，给后续精制带来困难。同时加压塔进料泵增加至常压塔进料管线，以减少开车加压塔使用的氮气。

5、常压塔塔底废水达标问题：

甲醇常压塔塔底温度控制在108℃-111℃，塔底工艺废水也很难达到指标≤0.15% 。（怀疑高级醇较多影响 含量8.7%）主要是甲醇精馏常压塔塔底开车时温度提升较慢引起的。

6、甲醇合成气冷反应温度较低问题：

从组份变化来看反应不好。在这种情况下势必影响催化剂活性，同时杂质产生较多，现在甲醇分离器D520xx液相出口每3天就清一次，过滤器滤网上全部是石蜡。

7、鲁奇公司提供的公式问题：

对于精馏系统鲁奇提供的予塔T53001甲醇浓度换算公式还是存在问题。同时甲醇三塔热负荷换算公式无法应用于精馏实际控制（见Complex精馏复杂回路 Loop Methanol Distillation Control_r.00文件）。

8、鲁奇公司未考虑到合成气氮气含量过高的工况生产问题： 造成压缩机组会超负荷，同时有效气体成分过低无法保证反应温度平衡，反应温度无法维持。

9、净化的退甲醇问题：

净化返回的甲醇内可能含有部分醛类和酮类属还原性物质，在D15901中分析中有，如果含有这些还原性物质，在生产中净化的退甲醇返回粗醇罐，势必造成精馏予塔的脱出难度。含有不饱和键的物质例如甲酸甲酯及部分醛类和不饱和烃等，所以此部分甲醇无法返回粗甲醇罐，只能单独处理。

10、醇后气提纯工艺选型问题

由于需本提氢装臵为PP装臵提供99.99%高纯氢气，气量只有713NM3/h，只占PSA处理能力的6%，而甲醇装臵本身不需要如此高纯氢气，因此整套提氢装臵选用变压吸附工艺，投资大，工艺控制困难（因4.6Mp的PSA装臵在当时为国内首套）。应选择膜分离工串（并）联小型处理能力在20xxNm3/h以下的PSA工艺，可大大节省成本和设备风险。

二、 设备选型问题：

1、透平抽气冷凝器选择空冷在高寒地区运行困难

本装臵大部分汽轮机都采用空冷冷却方式，但由于此装臵处在寒带地区，冬季极易冻结管束甚至冻坏管束造成真空无法保证，机组无法正常运行势必影响生产。

2、 空冷辅助设备缺陷

（1）、因新管线杂质较多凝结水泵进口过滤器堵塞造成凝结水罐液位超高跳车；凝结水泵进口管路偏细，泵振动过大；没有泵排气阀；（现已将原DN100入口管线改为DN200管线）

（2）、多次长时间低速暖机状态下，为防止末级喷淋阀故障需加旁路手阀；

（3）、大气安全阀上水不宜过大，会造成漩涡不能密封；同时需解决排水方案，现虽已经将排水至雨水井但冬季需防冻处理；

3、合成气压缩机一级密封问题

因为高压氮气管线增加一缓冲罐和部分管线，虽进行了吹扫，但

由于管线或多或少有些杂质污染520PV1153迷宫阀芯，造成堵塞，现在只好用副线调节，但一走副线造成阀后压力过高，同时污染一级密封气入口过滤器，时间一长势必造成过滤器压差大。

4、常压塔废水泵及管线设计过小

甲醇常压塔废水泵及管线设计过小，余量不够，180Nm3/h进料，加水15Nm3/h左右，废水泵排量不足，有时泵电机出现超流现象。

5、侧线采出板式换热器换热面积小

甲醇侧线采出板式换热器E53009换热面积不够，采出流量为0.8Nm3/h(设计为1.3 T/h)入口介质温度90℃，出口就达到了58.2℃，循环水入口18℃，出口33℃。而且介质本身成份复杂易腐蚀密封圈及堵塞板间隙。

三、 工程管理问题

1、工艺设计应充分论证后再开工建设避免给工程造成先天性缺陷

由于设计院各专业界面碰头不清，造成甲醇装臵与公用工程或上下游工序对接不上，如甲醇后尾气臵输送，由于设计压力低不能送至燃料气管网，后又增加一台压缩机。还有甲醇罐区管廊设计标高比公用管廊低了800mm。压缩厂房内结构预埋件漏设、厂房北侧钢结构漏设等设计失误。为施工增加了难度及额外的工作量。

2、充分发挥监理公司职能，避免监理职责的缺失

监理的监管力度、责任心和专业技术水平没有切实发挥完整的作用，致使现场对施工人员和施工质量的监管上存在一定的漏洞，甚至

导致一些无法弥补的施工隐患，因此一定要充分重视监理的职能与责任。

3、工程管理缺乏专业人员

现场施工管理以分厂、车间为主体单位，而各分厂车间几乎没有工程施工管理的专业人才，大部分是工艺人员参加了工程施工管理，由于其本身专业知识的缺乏，对于工程管理不可能做到完善与完美。

4、避免盲目抢进度带来的缺陷

在冬季温度零下的情况下，强行组织施工，造成焊接质量探伤合格率极低，混凝土基础及地面强度不够，浪费人力物力，有时候还会造成无法弥补的缺陷。

5、选好、组织好施工队伍

在施工过程中，施工队伍、分厂、上级部门应充分进行沟通，信息传达应到位，分厂应每天针对现场问题召开施工会议，针对完工时间、计划工作、材料问题、现场遇到的问题进行安排、沟通，进而达到上下一致的目的。

6、完善施工记录与资料台账

在施工过程中一定要做好施工记录、及必要的资料保存，保证工程的可追溯性。