甲醇弛放气制合成氨装置技术改造总结
临沂恒昌煤业集团年产焦炭130万t。2010年引进焦炉煤气纯氧转化及低压合成技术新建1套13万t/a甲醇装置；为充分利用甲醇弛放气和甲醇空分系统产生的氮气，于2011年10月开始新建1套10万t/a合成氨装置，2012年9月一次性开车成功，生产出合格的液氨产品，由此形成了“煤炭—焦炭—焦炉煤气—甲醇—合成氨”的产业链。此举既可以充分利用甲醇弛放气，又可以简化合成氨工艺流程、降低生产能耗。生产工艺采用焦炉煤气预处理脱硫脱萘+焦炉煤气、甲醇弛放气变压吸附提氢+脱氧脱硫系统+高压合成，是国内首套纯氢纯氮制合成氨装置。
针对合成氨装置原始开车以来暴露的部分设备或工艺问题，公司进行了技术挖潜改造，经过工艺调整和系统优化后，装置实现了长周期稳定运行，创造了良好的经济效益。现就近1 a多来主要的技术改造措施进行简要介绍。
1.化学水工段改造
（1）化学水反渗透装置高压水泵加装变频器。反渗透装置ROAM-86H-50设计产水量50 m3/h，系统回收率70%；高压水泵出口压力1.8 MPa，流量64 m3/h。由于合成氨装置长期不能满负荷运行，高压水泵出口压力在1.1 MPa时即可满足生产需要，通常高压水泵出口阀门开度仅30%左右，但是电机的输出功率基本不会变化或变化不大，这就造成能量的浪费，并加大了水流对泵体及填料的冲刷，也给联轴器和电机带来较大的负荷。高压水泵使用变频控制系统后，在节能降耗的同时，变频器实现对电机的软启动，更有利于延长电机的使用寿命和保证机组正常稳定运行。
（2）回收超滤反洗水，用作循环水池补水。叠片式过滤器GDP-33P10-75和程控超滤装置UFK-86P-70在运行后需要用超滤装置生产的超滤水进行反洗，反洗后的水只含很少的无机盐离子和杂质，但自原始开车以来就没有利用而外排了。为此，从叠片式过滤器和超滤装置的反洗水出口管处配管至循环水池，用超滤反洗水替代一次水对循环水池进行补水。
（3）除氧器改用甲醇厂转化预热炉来的热脱盐水。除氧器处理脱盐水量20 t/h，出水温度104 ℃、压力0.02 MPa；采用传统低压热力喷雾除氧方式，可使除氧器出水的溶解氧低于0.05 mg/L，可有效防止锅炉给水管道和废锅内列管被腐蚀。除氧器用水原设计采用化学水工段混床精脱盐系统生产的脱盐水，在合成氨装置建成后改用恒昌焦化甲醇厂转化预热炉来的热脱盐水，不仅降低了甲醇转化工段蒸发冷凝器的降温负荷，还可节约除氧器的汽耗。
2.合成工段改造
合成氨装置采用沈阳金博公司生产的JBD20-10/195-220型氨循环压缩机，为单级、对置、双缸、双作用活塞式压缩机，排气量（吸入状态）为10 m3/min。从焦炉气压缩机来的新鲜补充气达9000 m3/h以上时，合成工段就需要开2台循环机才能保持催化剂热点温度不超标（470±5）℃，此时合成系统总回路阀开度在80%左右（这表明开2台循环机的意义不大）。经多次工艺测试分析，将氨冷温度适度提高至7 ℃左右（其工艺指标为－10～－5 ℃），并且提高循环氢含量至75%左右，可以有效抑制氨合成反应，提高合成系统的压力，增加单台循环机的排气量，能将催化剂热点温度控制在工艺指标范围内，避免加开循环机，节省电能。
3.压缩工段改造
公司4M（W）-16.5/13.5-220型焦炉气压缩机为四列三级对称平衡M型往复式压缩机，电机功率1800 kW，排气量16.5 m3/min，三段排气压力为22 MPa，压缩介质为氢氮混合气（作为氨合成系统补充气）。运行中焦炉气压缩机刮油环处漏油严重，不仅造成润滑油消耗高，产生的油污还污染现场环境。刮油环处渗出的润滑油无杂质污染，品质较好，用Φ25 mm管道将原收集各刮油环的集油管连起来，配管至稀油站加油盖处，同时在加油盖前的管道上加装一节塑胶管以便于向稀油站内加油。
4.改造效果
（1）化学水工段。高压水泵由工频改成变频后，电流由原来的61 A降至50 A，平均每小时节电6.15 kW·h，高压水泵平均每天运行16 h，按年运行330 d、电价0.84元/kW·h计，则全年节省电费约2.73万元；超滤反洗水每年可向循环水池补水20000 t，吨水按2元计，则每年可节约4万元；除氧器改用甲醇转化预热炉来的热脱盐水，全年节约蒸汽3647 t，蒸汽按100元/t计，则全年可节支36.47万元。
（2）合成工段。通过适度提高氨冷温度和循环氢含量后，达到开1台循环机满足开2台焦炉气压缩机生产的需要，这对合成系统的稳定运行及催化剂的保护起到了积极的作用，同时还可以避免加开设备对系统的冲击，减少循环机磨损，延长其填料更换周期。自2013年8月实践以来，已减少加开循环机时间576.5 h，节电23.76万 kW·h，节约电费约19.96万元。每年可节约电费约47.9万元。
（3）压缩工段。焦炉气压缩机刮油环的集油管配管至稀油站后，每天可回收2.5 kg润滑油，按年运行330 d、润滑油价格13元/kg计，全年节约润滑油费用1.07万元。
（山东恒昌聚材化工 陈世通 ）