原料气精制和氨合成系统开车运行总结 - 南京国昌化工科技有限公司_hnmg

原料气精精制和氨氨合成系系统开车车运行总总结张兴德 张张培玉山东联盟盟化工股股份有限限公司 邮邮编：262270001 概述述山东联盟盟化工股股份有限限公司地地处山东东寿光市市，合成成氨生产产能力3300kkt/aa，主要要产品有有4000kt/a 尿尿素、1175kkt/aa甲醇等等。20005年年公司领领导根据据化肥、甲甲醇的市市场行情情和企业业发展的的需要，审审时度势势，本着着“生产产扩能、节节能降耗耗、环保保优先、提提高效益益” 的的原则，决决定分两两步实施施“36660” 工程，一一期工程程合成氨氨能力1180kkt/aa、尿素素3000kt/a，同同时副产产甲醇660ktt/a，要要求尽可可能采用用经过考考验，技技术成熟熟，切实实可行的的先进工工艺和设设备，以以确保安安全生产产，清洁洁生产，并并为科学学管理，文文明生产产，减少少检修工工作量创创造条件件。公司司经考察察、论证证后决定定选用南南京国昌昌化工科科技有限限公司的的“全自自热非等等压醇烷烷化”工工艺和氨氨合成技技术，并并委托国国昌公司司对合成成氨原料料气净化化和氨合合成装置置进行设设计。2 系统统组成2.1“全全自热非非等压醇醇烷化”系系统“全自热热非等压压醇烷化化”系统统由中压压醇化、高高压醇化化和高压压烷化三三个子系系统组成成，工艺艺流程见见图1。图1 “全全自热非非等压醇醇烷化”工工艺流程程示意图图2.1.1 中中压醇化化系统中压（112.00166.0MMPa）醇醇化装置置以产醇醇为主，将将脱碳气气中3.588.0%的COO+COO2大部分分（800900%）转转化为甲甲醇。通通过中压压醇化系系统，醇醇氨比、甲甲醇产量量调节灵灵活，同同时可以以控制进进入高压压醇化系系统工艺艺气中CCO+CCO2含量在在1.55011.800%的指指标范围围内。中压醇化化系统的的主要设设备是中中压醇化化塔，采采取南京京国昌公公司的GGCRR2022Y型二二轴二径催化化剂自卸卸结构，下下部设有有换热器器，见图图2。该该塔操作作弹性较较大、塔塔阻力低低，其主主要技术术参数见见表1。表1 GCCR2202YY型116000中压醇醇化塔主主要技术术参数塔型GCRR2022Y二轴轴二径催催化剂自自卸式结结构塔径 mm16000塔净空高高 mmm180000催化剂装装填量 mm319.55设计生产产能力 kttCH3OH/aa50内件运行行阻力 MPa0.33来自原料料气压缩缩机（00）五段段出口脱脱碳气体体（122.0MMPa）与与中压醇醇化循环环机（11）出口口气混合合后进入入油水分分离器（22），分分离油水水后进入入中压醇醇化塔（33）内外外环隙换换热冷却却塔壁，由由下部进进入中压压醇化塔塔下部换换热器管管外换热热，温度度升至2210左右由由中心管管升至00米与ff0冷激气气混合后后进入第第一轴向向层反应应，反应应后的气气体与ff1冷激气气在菱形形分布器器混合后后进入第第二轴向向层反应应，反应应后的气气体与ff2冷激气气在外分分布筒混混合后沿沿径向进进入第一一径向层层反应，反反应后的的气体在在内集气气筒与ff3冷激气气混合后后沿径向向进入第第二径向向层反应应，反应应后2550的的气体进进入中压压醇塔下下部换热热器的管管内换热热，温度度降至1120依次去去软水加加热器（44）和水水冷器（55），气气体温度度降到335左左右进中中压醇分分离器（66）进行行气液分分离，分分离甲醇醇后的气气体去压压缩机的的六段进进口，经经压缩机机加压后后去高压压醇化系系统。 图2 中压压醇化塔塔结构示示意图2.1.2 高高压醇化化系统高压醇化化装置以以净化为为主，系系统进口口气体中中CO+CO22控制在在1.55011.800%能够够保证系系统自热热反应而而又不需需开循环环机。在在高压条条件下CCO、CCO2醇化反反应的转转化率非非常高，系系统出口口气体中中的COO+COO22000pppm，保保证了工工艺气极极高的净净化度。高压醇化化系统的的主要设设备是高高压醇化化塔，采采取南京京国昌公公司的GGCRR2022Y二轴轴二径催催化剂自自卸结构构（见图图3），高高压醇化化塔的主主要技术术参数见见表2。表2 GCCR2202YY型114000高压醇醇化塔主主要技术术参数塔型GCRR2022Y二轴轴二径催催化剂自自卸式结构塔径 mmm14000塔净空高高 mmm160000催化剂装装填量 m314.55生产能力力 kttCH3OH/aa10内件运行行阻力 MMPa0.33来自压缩缩机（00）六段段出口225.66MPaa的气体体，经高高压醇烷烷化系统统的新鲜鲜气油分分（7）分分离油水水后进入入高压醇醇化塔（99）内件件与环隙隙之间自自上而下下换热，换换热后的的气体经经高压醇醇化换热热器（110）进进一步提提温后，进进入高压压醇化塔塔内件下下部换热热器，温温度升至至2100由中中心管进进入催化化剂床层层反应（催催化剂床床层气体体路径与与中压醇醇化塔相相似，此此处略），温温度升至至2400，气气体中CCO+CCO22000pppm时出出塔，依依次进入入高压醇醇化换热热器（110）、高高压醇化化水冷器器（111），温温度降到到35左右进进入高压压醇化甲甲醇分离离器（112），分分离副产产的甲醇醇后去进进高压醇醇洗塔（113），洗洗涤分离离后的气气体去高高压烷化化系统。2.1.3 高高压烷化化系统高压烷化化系统的的作用是是将高压压醇化系系统出口口工艺气气中微量量的COO+COO2（2200pppm）甲甲烷化反反应，深深度净化化工艺气气，确保保高压烷烷化系统统出口工工艺气中中的 图33 高高压醇化化塔结构构示意图图CO+CCO2100ppmm。表3 GCCR2201YY型112000高压烷烷化塔主要技技术参数数塔型GCRR2011Y二轴轴一径催催化剂自自卸式结构塔径 mmm12000塔净空高高 mmm160000催化剂装装填量 m311.55内件运行行阻力 MMPa0.22高压烷化化系统的的主要设设备是高高压烷化化塔（图图4），采采取南京京国昌公公司的GGCRR2011Y型二二轴一径径催化剂剂自卸结结构（见见图4），高高压烷化化塔的主主要技术术参数见见表3。来自高压压醇化系系统的气气体进入入高压烷烷化换热热器（114）换换热，温温度升到到1800左右右后进入入提温换换热器（115）换换热，换换热后的的2600高温温气体进进入高压压烷化塔塔（166）催化化剂床层层反应，将将气体中中微量的的CO+CO22（2200pppm）转转化为HH2O和CCH4，反应应后的气气体离开开烷化塔塔进入高高压烷化化换热器器的管内内换热，温温度降到到65左右进进入高压压烷化水水冷器（117），离离开高压压烷化水水冷器的的35气体进进入高压压烷化氨氨冷器（118）进进一步冷冷却，气气体温度度降到88进入入高压烷烷化水分分离器（119）进进行气液液分离，分分离后的的气体（CCO+CCO含量小小于100ppmm）去氨氨合成系系统。“全自热热非等压压醇烷化化”工艺艺中，中中压醇化化系统单单独配置置循环机机（1）。高高压醇化化和高压压烷化共共同设置置循环机机（200），通通过设置置控制阀阀门做到到各自独独立或串串联使用用。由于于高压醇醇烷化正正常不开开循环机机（200），主主要在催催化剂升升温还原原和开停停车时使使用，高高压醇烷烷化循环环机（220）配配置一 图4 高压压烷化塔塔结构示示意图台，氨合合成循环环机通过过阀门的的切换可可以作为为高压醇醇烷化循循环机的的用途。2.2 氨合成成系统2.2.1 氨氨合成塔塔氨合成系系统的核核心设备备是氨合合成塔，采采取南京京国昌的的GCR2112ZYY型二轴轴二径催催化剂自自卸结构构，一个个层间换换热器和和一个下下部换热热器均处处在催化化剂中间间（见图图5），其其主要技技术参数数见表44。表4 GCR2112ZYY型220000氨合成成塔主要要技术参参数塔型GCRR2122ZY型型二轴二二径催化化剂自卸卸式结构构塔径 mm20000塔净空高高 mmm180000催化剂装装填量 mm333.55生产能力力 kt/aa经济运行行：1880实际能力力：2200内件运行行阻力 MPa0.40.60.40.62.2.2 工工艺流程程经循环机机（1）加加压的循循环气进进入循环环机油分分（2）分分离气体体中的油油，分离离后的循循环气分分两路：一路约约占总气气量300的气气体作为为合成塔塔一次气气沿氨合合成塔（44）塔壁壁自上而而下，冷冷却塔壁壁后一部部分用作作冷激气气送至塔塔顶作为为f2冷激气气调节第第一径向向层温度度，另一一部分气气体与另另一路约约占总气气量700的气气体混合合进入热热交换器器（3）管管间，与与管内气气体换热热至1880后分四四路进入入氨合成成塔。 f00塔副线线由塔顶顶进入氨氨合成塔塔调节零零米温度度； f11冷激气气从塔顶顶进入催催化剂层层调节第第二轴向向层温度度； f33从塔底底进入一一径向层层中心换换热器，调调节第 二径向向层温度度； 二次次入塔气气经下部部换热器器换热后后与f3汇合进进入层间间换热器器； 反应后的的工艺气气经下部部换热器器换热后后，温度度300离开氨氨合成塔塔。反应应后的气气体经废废热锅炉炉（5）换换热副产产1.33MPaa的蒸汽汽后进入入换交换换器管内内加热入入塔气， 图5 氨合合成塔结结构示意意图换热后进进入水冷冷器（66）冷却却至36左右右进入冷冷交换器器（7）换换热段回回收冷量量，然后后进入冷冷交换器器的分离离段分离离液氨。分分离液氨氨后的气气体进入入氨冷器器（8）降降温后与与补充的的新鲜气气汇合进进入氨分分离器（99）进行行气液分分离。分分离后的的气体进进入冷交交换器壳壳程换热热，换热热后的气气体经循循环机提提压、热热交换器器换热后后进入氨氨合成塔塔进行氨氨合成反反应。冷冷交换器器和氨分分离器分分离下来来的液氨氨送往氨氨罐（见见图6）。图6 氨氨合成系系统工艺艺流程示示意图3 催化化剂的升升温还原原及系统统运行3.1 催化剂剂的升温温还原中压醇化化、高压压醇化、高高压烷化化、氨合合成的催催化剂升升温还原原期间比比较顺利利，从220066年9月月29日日20:30高高压烷化化升温开开始，到到20006年110月113日006:000四套套系统的的催化剂剂陆续还还原结束束转入轻轻负荷运运行。由由于新建建装置较较大，单单元数较较多，因因此为了了稳妥起起见，催催化剂首首次升温温还原的的顺序：首先利利用脱碳碳气对高高压烷化化催化剂剂进行升升温还原原，再利利用合格格的烷化化气（即即高氢）对对中压醇醇化催化化剂还原原，中压压醇化催催化剂还还原还未未结束时时对高压压醇化催催化剂升升温还原原，合格格的烷化化气最后后供氨合合成催化化剂升温温还原。3.1.1 非非等压醇醇烷化系系统催化化剂的还还原高压烷化化塔装填填四川亚亚联生产产的KJJ1088-2QQ型镍系系催化剂剂11.28mm3，200个小时时顺利完完成了升升温还原原。中压、高高压醇化化塔催化剂剂装填南南化研究究院生产产的C2207和和C3006，全全部采用用高氢、高高空速整整体还原原法。升升温还原原过程分分为升温温期、还还原初期期、还原原中期和和还原末末期四个个阶段，在在整个还还原过程程中催化化剂床层层温度控控制平稳稳、出水水顺利。中中压醇化化和高压压醇化催催化剂升升温还原原时间均均为855小时左左右。3.1.2 氨氨合成催催化剂的的还原氨合成系系统采用用浙江工工业大学学研制的的A3001亚铁铁基氨合合成催化化剂，装装填量333.55m3。还原原过程采采用分段段还原法法，每段段升温还还原出水水均错开开进行，上上段催化化剂还原原主期结结束，下下段催化化剂进入入还原初初期，保保证在还还原过程程中水汽汽浓度指指标合格格，同时时避免上上段催化化剂大量量出水，下下段催化化剂出现现反复氧氧化还原原的现象象，从而而保证了了还原后后的催化化剂具有有较高的的活性。各各层催化化剂依次次经过升升温期、还还原初期期、还原原主期、还还原末期期四个阶阶段，整整个升温温还原过过程按照照“三高高四低”（高高空速、高高氢、高高电炉功功率和低低水汽浓浓度、低低温、低低氨冷温温度、低低压力）的的原则进进行，床床层温度度及其它它各项指指标控制制平稳。氨氨合成催催化剂升升温还原原1900小时。3.2 系统运运行20066年100月133日氨合合成催化化剂还原原结束后后，系统统转入轻轻负荷并并逐步加加负荷，平平均达到到日产合合成氨6600吨吨，甲醇醇（折精精醇）2230吨吨，根据据估算中中压醇和和高压醇醇产量分分别为1195吨吨和355吨。如如果前工工序条件件具备，中中压醇产产量还可可以适当当提高。高高压醇不不带电炉炉不开循循环机，进进塔气中中CO+CO22含量11.21.88%能够够完全实实现自热热平稳操操作。系系统自投投运以来来，生产产一切正正常，满满足了设设计的要要求（见见表5）。4 结论论根据生产产的运行行情况可可知：南南京国昌昌化工科科技有限限公司的的“非等等压醇烷烷化”和和氨合成成技术在在我公司司“366600”一期期工程应应用非常常成功，系系统运行行安全、稳稳定、可可靠，运运行指标标达到或或优于设设计值。4.1 非等压压醇烷化化系统（1）操操作弹性性大，将将原料气气中COO+COO2几乎全全部转化化成甲醇醇副产品品，醇氨氨比调节节灵活，完完全实现现了调整整产品结结构和净净化的目目的。（2）净净化度高高：高压压醇化系系统出口口CO+CO22为14401180pppm，烷烷化气的的微量CCO+CCO25pppm，对对减少有有效气体体损失，保保护合成成氨催化化剂，延延长合成成氨催化化剂使用用寿命十十分有利利。（3）16000中压压醇化塔塔、114000高压醇醇化塔和和12200高高压烷化化塔操作作方便，调调节控制制平稳，各各催化剂剂层升、降降温快捷捷易行，催催化剂升升温还原原操作方方便、催催化剂还还原彻底底。（4）中中压醇化化系统、高高压醇化化系统、高高压烷化化系统阻阻力小，有有效地降降低了压压缩机功功耗。（5）系系统实现现自热平平衡，高高压醇烷烷化装置置正常生生产时不不开循环环机。 表5 系系统生产产运行数数据（220077年1月月9日）运行指标标设计值运行值备注20000氨合合成系统统合成氨产产量 tt/d600600压缩机满满量为6600tt/d系统压力力 MPa25.0022223塔阻力 MPa0.660.55系统阻力力 MPa1.881.77氨净值 %1211（分分析数据据）循环机三三台全开开（设计两两开一备备）12.55（计算算数据）入塔甲烷烷含量 %1623入塔氨含含量 %3.0（氨氨冷0-5）3.00（氨冷冷0）合成塔同同平面温温差 251816000中压压醇化系系统系统压力力 MPaa15.0010112醇化塔阻阻力 MMPa0.60.333系统阻力力 MPaa1.00.4系统进口口CO+CO22 % 4868系统出口口CO+CO22 %0.71.550.7714000高压压醇化系系统系统压力力 MPaa25.0022224醇化塔阻阻力 MMPa0.60.11系统进口口CO+CO22 %1.21.881.22.00系统出口口CO+CO22ppmm200050116012000高压压烷化系系统系统压力力 MPaa25.0022224烷化塔阻阻力 MMPa0.60.11系统进口口CO+CO22ppmm20001401800系统出口口CO+CO22ppmm10254.2 氨合成成系统（1）南南京国昌昌公司开开发、设设计、制制造的国国产化最最大的第第一台20000轴径径向氨合合成塔和和氨合成成系统，在在我公司司得到了了成功的的应用，并并且技术术非常先先进可靠靠。GCC型反应应器的大大型化无无论是平平面温差差、气体体分布等等工艺参参数还是是结构的的可靠性性等方面面，都具具有很大大的优势势。（2）20000合成成塔内件件使用后后的气体体分布均均匀、温温度分布布合理、平平面温差差小，表表明零米米分布器器、菱形形分布器器及鱼鳞鳞筒分布布器的设设计制造造是先进进可行、成成熟可靠靠，完全全符合轴轴径向流流技术特特点和要要求。（3）氨氨合成塔塔操作方方便容易易，床层层温度调调节控制制平稳。（4）系系统操作作运行压压力低、阻阻力小、能能耗低。 （5）从从表5相相关的参参数看，如如果前工工序条件件具备，在在运行压压力255.0MMPa，CCH4200%条件件下，日日产合成成氨可以以达到6640吨吨。