摘要：通过对合成氨进行净化系统改造以及填平补齐两个方面的节能技术改造，有效的降低系统的能源消耗，针对技术改造后存在的加压变换管、换热器的泄漏，变脱塔阻力大，脱碳富液泵带气，脱水装置效率低，气阀积尘，煤气炉负荷不足等问题进行了分析并提出了相应的解决对策。鉴于此，本文主要分析合成氨技术改造中的问题及对策。
关键词：合成氨；技术改造；问题
1、我国合成氨现状
我国氮肥工业不断发展壮大，截至2012年合成氨产量已超过6000万吨。目前合成氨产量已经升至世界第一位，掌握了以煤炭、天然气和石油多种原料生产合成氨、尿素的技术。
20世纪90年代，油价逐渐上涨，且石油、天然气资源不足，煤炭资源丰富，为了改善合成氨企业的经济效益，很多装置开始进行原料结构改进，逐步将天然气和石油为原料的制气装置改为原料煤制气。2010年我国以煤、天然气、油和焦炉气为原料的合成氨产量比例分别为76.2%、21.9%、1.3%和0.3%。合成氨的同时联产氢气、甲醇等产品，取得了良好的经济效益。
目前国内合成.氨以煤为主（80％以上）、天然.气为辅、石油已基本淘汰的原.料格局。形成了大、中、小生产规.模并存，以中小型企.业为主体、大型企业为辅，但大型化、集.团化趋势越来越明显的企.业格局。工艺技术水平层次不齐，先进工艺快速发展的合成.氨生产技术格局。目前合成氨和尿.素总生产能力已完全能够满足国内农.业和工业需求，但总体吨氨能.耗水平、总体企业的规模效益还与世界先进水平存在很大差距，当前正处于转.型发展的关键时期。
2010年全国合成氨单位平均能耗41.08GJ/tNH3。天然气蒸汽转化制氨工艺耗能最低30GJ/tNH3，煤气化制合成氨工艺综合能耗逐年有所降低，最低在47.5GJ/tNH3。用煤炭制气的能耗相对较高、工艺复杂、污染较大，节能降耗很有很大空间。
随着科技的不断进步，合成氨工业在节.能降耗方面取得很大进步，但是也仍然存在着部分问题，主要表现在以下几个方面：①地区发展不平衡，吨氨能耗水平差距大，大约在20%～45%。②吨氨能.耗下降幅度逐.年递减。随着劣质煤与粉煤成型造气工艺的推广，很多企业造气能耗不仅没下降，反而有所升高。
2、合成系统工艺流程简介
来自高压机的氢氮混合气与合成氨冷器出口气体混合后进入氨分离器，对循环气中夹带的液氨进行分离，之后循环气进入冷交换器，与蒸发式冷凝器出口的循环气换热，其温度提至25℃后进入氨循环气压缩机加压。加压后的循环气进入油水分离器，分离掉油水后进入热交换器，与合成废锅出口气体进行换热，温度提高至150℃后进入合成塔下部换热器进一步提温，然后进入催化剂床层完成氨合成反应。反应后的气体出合成塔，经废锅副产蒸汽，同时循环气温度降至200℃左右，之后进入蒸发式冷凝器、冷交换器降温至20℃，此时部分氨已液化，从设备下方被分离出来；未冷凝的气体进入卧式氨冷器，经液氨冷却降温至－5℃，冷凝下来的液氨与冷交换器分离出来的液氨一同进入液氨中间槽计量。
3、合成氨技术改造中的问题及对策分析
3.1、加压变换管道的泄漏
加压变换系统中由于温度相对较高且使用温差较大，在使用过程中进口管的主管、出口管到换热器之间的管路均属于薄弱点，在使用过程中易于发生腐蚀而出现泄漏。对于进口管主管泄漏的问题，可以使用Cr-Ni-Ti类管材，此外也可以将副线接入主管的内部；对于出口管到换热器之间的管路，需要合理的设计支撑弹簧以及弯头补偿，在接口处增加合适的大法兰进行加固。
2.2、换热器的泄漏
换热器在使用过程中其下节列管易于发生泄漏，累积的泄漏量约为总量的十分之一，究其原因主要是露点腐蚀。针对这一问题，可以在列管中内衬管子并进行密封焊接，此外采用过热蒸汽代替原来采用的饱和蒸汽，避免露点腐蚀，改进后泄漏量降低约百分之二，效果明显。
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3.3、变脱塔的阻力大
技术改造后变脱塔的阻力急剧增大，严重影响溶液的循环导致生产存在问题，究其原因主要是因为溶液中悬浮硫增加了阻力，放填料的格栅选用不合适导致填料强度不高而发生塌陷，降低了气体流通的面积从而增加了阻力，此外选用的分布器内径过小，杂质造成了堵塞。根据上述分析，可以去掉填料底层的网，将填料材质由PVC变换为PP，选用孔径为25的分布器，经过处理后变脱塔的阻力可以恢复正常。
3.3、脱碳的富液泵中带气
技术改造后NHD脱碳时富液泵携带气体比较严重，导致溶剂溢出，对于这个问题可以从如下几个方面进行解决：首先优化气液比使得塔槽的液位趋于稳定，确保分离效果；其次采用二氧化碳气柜，稳定槽内压力，减小其波动；最后在管道上增加一组液封管避免NHD的溢出。
3.4、压缩机的气阀易于积尘
在技术改造后虽然在装置中增加了除尘器，但是压缩机的气阀积尘较为严重，通常每两次就需要进行全部停机后将其拆开进行清理，严重影响了生产效率，针对这一问题，可以在电除尘器前面以及后面增加一个水洗塔，经过技术改造后基本上每个月只需要进行一次小的修改。
4、改造后运行情况
4.1、合成工段
（1）冰机放空气回收
利用氨吸收器内工艺水对冰机放空气中的氨气进行吸收，不仅可以回收氨气，同时消除了冰机泄压时的现场氨味，到达了环保的目的。
（2）氨水装车氨回收系统加装冷却器
在氨水循环槽出口管加装冷却器后，氨水循环槽温度由最高时的 60℃改善到基本能维持在30℃以下，这样大大减少了氨气从水封中逸出，有效的改善了装车站周围环境。
（3）新增氨水槽并加装水封
新建氨水槽后，高位吸氨装置实现了连续运行，氨水的产量由 200t/d 增加到 350t/d。对新氨水槽设置两级水封将氨水槽放空管中逸出的氨气进行吸收，水封中的氨水可以通过氨水泵再放入氨水槽，这样不仅消除了氨水槽周围氨味同时也回收了氨气，避免了氨气的损失。
（4）吸收塔放空气回收改造
吸收塔放空气改造完成后，平均每天可以回收 6 000Nm3放空气。这样不仅充分利用了吸收塔放空气作为焦炉燃料使用，还解决了现场环境污染问题。
4.2、压缩工段
改 造 完 成 后，高 压 机 一 出 温 度 最 高 为129℃，稳定控制在低于 135℃的工艺指 标范围内。这样既可以作为循环水系统补水，又增加了高压机一级冷却器的冷却效果，保证了高压机的正常稳定运行。
4.3、提氢工段
在 DN600 解析气管道上增加 DN200 旁路管道后，即使在解析气流量远低于 6 000Nm3/h 时，利用 DN200 近路调节阀也能有效的控制解析气流量，既便于 PSA 提氢系统正常运行又保证了解析气稳定送往焦炉燃烧。
总之，随着社会发展进程的推进，人们对于可持续发展的认知逐渐加深，对能源的合理利用，降低能源消耗、提升能源利用率逐渐提上了生产、生活各个领域的日程。合成氨是各个工业领域的基础支柱型行业，对其进行节能降耗可以为工业生产领域的节能降耗打下坚实的基础，因此对其进行节能降耗也迫在眉睫。因此，本文的研究也就显得十分的有意义。
参考文献：
[1]邓守平.浅析合成氨技术改造中的问题及对策[J].化工管理，2017（23）：223.
[2]王士荣.合成氨系统节能降耗改造及工艺流程模拟的研究[D].武汉工程大学，2012.
论文作者:齐楠楠1,潘松2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/13
标签：合成氨论文; 氨水论文; 技术改造论文; 氨气论文; 换热器论文; 节能降耗论文; 阻力论文; 《基层建设》2018年第21期论文;