天脊集团氨回收装置优化改造.pdf

总第2 1 3 期2023年第8 期化机与设备摘要：通过对合成氨系统氨回收装置工艺流程介绍，并对其运行过程中暴露问题进行分析研判，结合现场实际，制定并实施氨回收装置优化方案，达到有效回收废气，实现节能、环保目标，提高公司经济和社会效益。关键词：氨回收；氨洗涤；装置优化；节能；环保中图分类号：TQ113.251氨装置概述天脊集团合成氨装置设计能力为年产4 5 万t合成氨，合成氨系统正常运行时，系统多处会释放含氨气体，原先采用的方式是将含氨气体汇集至氨火炬后，由氨火炬直接排放至大气，随着环保意识的增强，公司投入大量资金建设环保设施，其中氨回收系统和氨火炬驰放气回收装置陆续建成投用，它们目前正在发挥着极其重要的环保作用。合成氨装置生产过程中多处释放的含氨气体，公司采用的技术是通过氨回收系统实现其回收再利用，其中，氨火炬管网中持续排放的含氨气体,经过氨火炬驰放气回收装置将含氨气体进行洗涤，其后经过氨回收系统进一步处理,达到氨气有效回收，提高经济及环保效益。氨火炬驰放气回收装置起初投运时，氨火炬出口氨质量浓度由原来的大于1 0 0 0 0 mg/m下降至小于1 0 0 mg/m，该装置对氨火炬管网中含氨气体回收效果较显著。但在生产过程中发现,因装置本身设计处理能力有限,生产运行出现许多问题，呕待解决，技术人员考虑对装置进行优化改造。2合成氨系统工艺流程简述煤在鲁奇炉中加压气化后，生成的粗煤气经过一氧化碳变换并降温后，送至低温甲醇洗装置除去粗煤气中的二氧化碳及硫化氢,所需的冷量由氨制冷装置提供。除去二氧化碳及硫化氢的粗煤气经过液氮洗或者变压吸附装置进一步除去气体中所含的一氧化碳，分离出合格的氢气。然后将氢气配人一定比例的氮气送至氨压缩机，经过压缩后送至氨合成塔，在高温高压及催化剂的作用下反应生成氨。产出的液氨一部分送至后系统作为原料继续加工，另一部分送至氨库贮存。氨库由一个常压氨储罐和一个常温氨储罐组成。为了维持常压氨库压力，常压氨库配备有一套降压装置（冰机）。常温氨储罐的压力由放空调节阀自动控制。外购液氨可通过卸氨站台，将槽车中的液氨送人氨管网，从而平衡后系统液氨需求量。氨合成单元生收稿日期:2 0 2 2-1 2-2 1作者简介：王帅，男，1 9 8 2 年出生，毕业于武汉工业学院，本科，工程师，从事安全生产管理工作。山西化工Shanxi Chemical Industry天脊集团氨回收装置优化改造王帅（天脊煤化工集团股份有限公司，山西长治0 4 7 5 0 0)文献标识码A产中所产生的驰放气及闪蒸气送入氨回收系统进行氨的回收。排人氨火炬中的气体由氨火炬驰放气回收装置有效分离后,再送入氨回收系统进一步回收。2.1氨回收系统氨回收系统主要包含驰放气洗涤塔、闪蒸气洗涤塔以及氨水精馏塔，随着环保需要，后增加了氨火炬驰放气回收装置，并入氨回收系统。主要工艺流程为：来自氨压缩机人口循环段的持续排惰气进入驰放气洗涤塔由下而上与塔顶自上而下的锅炉水在填料层充分接触,将气体中的氨溶于水中,剩余气体(主要成分为氢气、氮气)通过塔顶，送至低温甲醇洗回收利用，洗涤下的氨水送入精馏塔精馏；同样来自氨合成装置闪蒸罐的闪蒸气进入闪蒸气洗涤塔由下而上与塔顶自上而下的锅炉水在填料层充分接触，将气体中的氨溶于水中，剩余少量气体（主要成分为氢气、氮气)通过塔顶，送至燃料气管网，洗涤下的氨水送人精馏塔精馏。氨水精馏塔将稀氨水通过精馏分离，使氨和水得到彻底分离，塔顶气氨经冷凝后送入液氨管网，塔底分离出的锅炉水用于对驰放气洗涤塔、闪蒸气洗涤塔进行循环洗涤。氨火炬驰放气中的氨经过氨火炬驰放气回收装置处理后，再通过氨水精馏塔进一步处理后并人氨管网回收。氨回收系统流程简图如图1 所示。循环段排惰气一驰放气洗涤塔闪蒸气一闪蒸气洗涤塔+燃料气管网氨火炬驰放气回收装置图1 氨回收系统流程简图2.2氨火炬驰放气回收装置为了将氨火炬驰放气中的氨进行回收,增加了氨火炬驰放气回收装置。设备主要包含驰放气洗涤罐及Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.054文章编号：1 0 0 4-7 0 5 0(2 0 2 3)0 8-0 1 3 9-0 3+低温甲醇洗氨水精馏塔氨管网山西化工第4 3 卷水泵。2.2.1简图及流程简述含有氨气的氨火炬驰放气进入到洗氨罐中部，在填料层与喷淋的锅炉水逆流接触进行洗涤，洗涤后的气体依次经气相换热器换热、除沫器降温脱水后进人氨火炬管网；洗氨罐洗涤下的氨水用氨水泵泵人氨回收装置，洗氨罐的液位由远传液位调节阀门控制，根据需要可以将部分洗涤下的氨水回流至洗氨罐进行二次洗涤。氨火炬驰放气回收装置流程简图如图2所示。驰放气氨火炬驰放气一洗涤塔氨水泵+氨火炬图2 氨火炬驰放气回收装置流程简图2.2.2复氨火炬驰放气气体来源1)常压氨库降压装置(冰机)启动后冷凝系统产生的不凝气体。其成分大部分为纯氨气以及少量氮气。2)常温氨储罐泄压排放气。当常温氨储罐压力高时,通过调节阀自动泄压产生的气体。其成分基本为纯氨气。3)卸氨站台氨槽车的泄压气体。只有卸氨结束时，氨槽车泄压才会产生的排放气，其成分大部分为氮气，含有少量氨气。4)氨制冷装置冷凝系统的持续排惰气体。其成分大部分为纯氨气，以及少量氮气。3存在问题1)在夏季由于环境温度高，常压氨库降压装置（冰机)启动频繁，氨制冷装置冷量需求量大，造成氨火炬驰放气量偏大，氨火炬出口气体中氨质量浓度显著增高（大于1 0 0 mg/m）,不仅不能实现驰放气中含氨气体全部回收，还污染环境。2)由于负荷高，洗涤罐气相出口温度偏高，将部分水带至氨火炬管网，造成氨火炬管网积水，氨火炬管网背压升高，给上游各装置带来了安全隐患。经过现场排查以及数据分析研判,发现根本问题是洗涤罐对含氨气体处理能力不足。为解决以上问题，结合现场设备实际情况拟采取对原洗涤罐进行部分优化改造，解决装置存在缺陷，提高氨回收效率，保障装置安全稳定运行。4优化方案为了解决洗涤罐对含氨气体洗涤能力差的问题，结合现场设备实际情况决定从增加气、液接触面积，以及洗涤水量和回流液温度着手考虑。首先将原洗涤罐单段洗涤改为上、下塔两段分别对含氨气体进行洗涤。在不增加新设备的前提下，考虑原设备基础承重以及连接方式的因素,增加一段以法兰形式连接的筒体,新增筒体内增加一组填料层用来增加气、液接触面积；增加一组洗涤水喷头用来加大洗涤水量。保留原筒体上部的换热器用来降低出口气体温度。保留除沫器用来除去出口气体中水分。其次在氨水泵回流管线上增加一台利旧换热器用来降低回流液温度，将回流液温度从7 0 降至30，降温后的回流液作为水洗罐底部一段洗涤水的补充。经换热后的锅炉水温度3 0 从顶部二段喷头配入，作为二段洗涤水。锅炉水相比原装置，改造后的设备不仅增加了洗涤水量和罐内洗涤面积，还降低了回流液洗涤水温度，从而氨水精馏塔氨管网提升了洗涤效果。5优化洗涤罐结构及优化工艺流程优化洗涤罐结构：洗涤罐由下至上依次设有液相换热器、两层填料层、气相换热器和除沫器，在洗涤罐上还有驰放气进口、驰放气出口、氨水出口和上下两段进水口；驰放气进口位于液相换热器和气相换热器之间，通过驰放气人口管线与氨火炬管网连通；驰放气出口位于洗涤罐顶部，通过气相出口管线将洗涤脱水后的气体输送至氨火炬管网；氨水出口设在洗涤罐底部通过出水管与氨回收装置连接，并在出水管上设有氨水泵；氨水泵回流管线上设有换热器；进水口通过锅炉水管线连接，用于向洗涤罐中连续提供锅炉水，并在洗涤罐内设有喷头，喷头位于驰放气进口和气相换热器之间；其中，填料层为矩鞍环填料层。优化工艺流程：含有氨气的氨火炬驰放气通过驰放气进口进人到洗涤罐中部，在填料层与上、下两段喷淋的锅炉水逆流接触进行洗涤，洗涤后的气体依次经气相换热器换热、除沫器降温脱水后进入氨火炬管网；洗涤罐洗涤下的氨水用氨水泵泵人氨水精馏塔，洗涤罐的液位由远传液位调节阀门控制，根据需要可以将部分洗涤下的氨水经换热器换热后，回流至洗涤罐进行二次洗涤。优化洗涤罐结构及优化工艺流程简图如图3所示。6装置投运步骤1)先建立水循环：具体是洗涤罐液相及气相换热器循环水投用后,通过阀门控制将氨回收装置内部循环锅炉水作为洗涤水配人洗涤罐中，启动氨水泵，通过远传液位调节阀门将洗涤罐液位恒定。2)水循环建立后进行氨洗，将氨火炬驰放气逐渐引人洗涤罐，洗涤后的气体返回氨火炬管网；洗涤下的氨水送入氨水精馏塔精馏，精馏出的液氨直接并人氨管网，供后系统使用。2023年第8 期氨火炬管网筒体及填料层驰放气人口管线氨水泵图3优化后洗涤罐结构及优化工艺流程简图7优化后运行效果及经济效益优化改造完成投运后，通过数据分析（详见表1）逐渐调整氨水泵回流洗涤液量和新鲜洗涤水量，将洗涤罐出口气体氨含量指标控制在最低。改造后的氨火炬驰放气回收装置达到了预期效果，在夏季氨火炬驰放气气量大时不仅实现了氨火炬驰放气全部回收，而且解决了氨火炬管网带水的问题。氨火炬排驰放气回收装置的改造，使氨回收系统在夏季氨火炬驰放气量大的情况下每日可多回收1.5 t左右液氨。按夏季(4 个月)装置运行1 2 0 d,以及氨以3000元/t计算，每年可创造直接经济效益约5 4 万元。因项目本身为环保投人项目，其社会效益积极良好。Optimization and Transformation of Tianji Group Ammonia Recovery Unit(Tianji Coal Chemical Group Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi 047500,China)Abstract:By introducing the process flow of the ammonia recovery device in the synthetic ammonia system and analyzing and judging theexposed problems during its operation,combined with the actual situation on site,an optimization plan for the ammonia recovery device isformulated and implemented to effectively recover waste gas,achieve energy-saving and environmental protection goals,and improve thecompanys economic and social benefits.Key words:ammonia recovery;ammonia washing;device optimization;energy saving;environment protection(上接第 1 35 页)The Influence of Particle Size Fluctuation on the Gasification Process of Shell GasifierAbstract:In order to investigate the impact of particle size fluctuations on the gasification process of Shell gasifier,researchers selectedseveral coal samples with different particle sizes for analysis based on the actual application situation of a certain enterprises Shell gasifier.The analysis results show that when the particle size fluctuates,it will affect many key indicators,including oxygen coal ratio,synthesis gasmethane content,etc.,making it difficult for the Shell gasifier gasification process to achieve the expected results.On this basis,theresearchers ultimately determined that in order to suppress particle size fluctuations,the particle size of coal samples should be limited to acertain range to minimize its impact.Key words:fluctuation in strength;gasifier;gasification process王?帅：天脊集团氨回收装置优化改造投运前夏除沫器监测项目季平局值6月份平均值平均值7月份平均值8月份平均值9月份季平均值换热器氨回收装置出口气洗涤水管线及喷头体氨质量100浓度！(mg/m)氨回收装洗涤水管线及喷头置每日产24氨量/回流液管线上的换热器8结语合成氨生产过程中普遍存在含氨气体排放问题，含氨气体排放大气既造成资源浪费，而且污染环境。氨回收装置精馏塔本装置经过对装置优化改造并实际应用论证（见图4），不仅可以有效脱除驰放气中的气氨成分，保证驰放气达标排放，而且将含氨气体回收再利用（制成合格液氨产品送入氨管网供后系统使用)是节能、环保行为，为公司创造了良好的经济及社会效益，具有积极推广应用价值。洗氨罐4-1改造前图4 优化改造前后效果图Wang ShuaiZhang Haoran(Guangfa Chemical Industry Co.,Ltd.,Datong Shanxi 037001,China)141表1氨回收装置优化改造后数据投运后投运后投运后投运后投运后夏152525.225.8动调节阀2125.74-2改造前1925.32025.5