摘要：本研究采用通用的国际流程模拟研究软件系统对中国石油大庆石化公司45万吨合成氨装置氨合成工段进行物料平衡、能量平衡的优化研究，分析目前生产装置的节约能源消耗的方法及可行性。本文主要介绍合成氨能量系统优化工程技改主要内容。工艺原理使用效果，存在问题及改进办法。
关键词：合成氨；能量；优化；补加氢气
一．概述
1.1企业概况
自企业建立以来，总部位于江苏省新沂市，占地90万平方米，其中开发区占地面积1000亩、公司以氮肥厂为主体，拥有恒盛生物化工有限公司，邳州恒鑫公同（原邳州化肥厂），新磷公司及工业园等子公司，职工3000余人，工程技术人员400余人，多年来企业培养了一批高素质的技术管理和生产管理人才，职工队伍的整体素质较好，企业领导班子团结，勤于职守，带领职工在市场竞争中求生存、谋发展，不断壮大自己的实力。
2004，2005.2006，2007连续四年名列中国化工500强，化工效益100强，化肥行业50强的企业之一。
1.2项目建设背景
发改环资（2006）571号文件，颁布了千家企业节能实施方案，我公司被列入1008家之一；公司通过能源审计，2005年共消费能源417814.27吨标准煤，其中煤炭能源消费量为249836.21吨，电力为38335.00万千瓦时，外购蒸汽折标煤13050.75吨，万元产值综合能耗为4.84吨标煤/万元，合成氨综合能耗为1780kg标煤/吨氨，距国家颁布的先进值1500kg标煤/吨氨还有较大距离，能量损失最大的为造气工段，约占总损失的1/4，其次为原料气净化、氨合成等工段。综合能耗高出行业标准要求280kg标煤/吨氨
为此，企业制定了“十一五”节能规划，规划目标吨氨为综合耗下降到1500/吨氨以下，并与省政府签订了节标煤4万吨的目标责任状。要实现这一目标加大资金投入力度，采用新工艺、新设备、淘汰能耗高的陈旧设备，实施节能降耗的技术改造是保证节能目标实现的强有力的保证。
由于企业当时吨氨综合能耗比较高，还有较大潜力可挖，根据公司°、“一五”节能规划要求和与省政府签订的节能目标责任状，在之后几年内，必须对全厂生产系统进行节能改造，进一步降低煤，电及水等能源的消耗量，提高自动化控制程度，优化生产工艺，实现“三废”全部回收利用彻底杜绝“三废“的排放，实现循环经济，有效保护环境，可持续的发展目标
该项目于2006年4月正式启动，经过两年半的持续改造，于2008年10月正式竣工，所有优化项目并入生产运行系统，运行至今，效果显著，现对该优化系统作一总结
二．合成氨能量系统优化的主要内容、工作原理及工艺流程
2.1主要内容
2.1.1以现有合成氨装置为基础，改造原料气净化过程的铜洗工艺为醇烃化工艺，联产醇醚燃料。增上醇烃化装置一套、醇醚燃料精馏装置一套。
2.1.2改造“三废”混燃炉，淘汰原产量为35t/h吹风气回收锅炉，改为产气量为60t/h的“三废”混燃炉一台套
2.1.3对部分适合采用变频调速的泵类增上变频调速装置和自动化控制。计划新上变频调速装置62台套
2.1.4对循环硫化床锅炉生产的渣、灰再利用采用蒸压法建设墙体材料生产装置，杜绝废渣及飞灰的排放，达到保护环境的目标。
2.2工作原理
2.2.1醇烃化精制
醇烃化精制工艺是双甲精制工艺的升级技术，解决了甲烷化工序由于甲烷生成量少反应热不能自给，甲烷生成量多引起后段放空量大，原料气消耗大的弊端，是在双甲精制工艺基础上的创造性的改进。
2.2.2醇醚燃料精馏
以甲醇为原料，采用气相脱水制二甲醚。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆二甲醚工业装置以甲醇气相催化脱水为主，该工艺最合理的生产方法：
①原料甲醇单程转化率为78-88%；
②与甲醇装置联产，采用“间接一步法”，以粗甲醇为原料，生产成本大幅度降低。
③所用催化剂是自行研究开发，生产性能好，活性高，使用寿命长，采用液相增压，电耗低（≤10KWh）；蒸汽消耗比国内外同类技术低0.5t/DME以上。
④反应器采用多段冷激式固定床，催化剂装填容量大，投资低，副反应少。
2.2.3变频调速及自动化控制技术方案
合成氨装置能量系统优化（系统节能）工程中的用电设备采用变频调速电机：一是根据装置生产的需要选择变频调速电机，二是从节能降耗，节约成本，增加公司效益的需要。有以下几个方面的优点：
a.变频调速系统自身损耗小，工作效率高。
b.电机总是保持在低转差率运行状态，减小转子损耗。
c.课实现软启，制动功能，减小启动电流冲击。
在采用变频调速时，一定要从工艺要求，节约成本，增加效益，投资回收期等各方面考虑。
2.2.4“三废”混燃炉
传统工艺中造气工段的吹风气从燃烧室出来后，经过废热锅炉回收大部分热量后，温度在250-300℃直接排入大气。吹风气中，不仅含有大量的热能，还有约5%的可燃气体，部分未燃尽的煤灰颗粒等，不仅造成能量的损失，还在成对环境的污染。另外，其他工段的工艺放空气也直接排入大气，不仅造成大气的污染，在经济上也有很大的损失。
为了充分利用这一部分的能量，减少对环境的污染，增加经济效益，我们通过上“三废”混燃炉装置，不仅可以回收造气吹风气中的显热和潜热，另外还可以将各工段的放空气回收送入混燃锅炉燃烧。以弥补吹风气热量的不足从而达到设计的产汽能力，同时达到减少废气的排放，促进对环境的保护。
三．建成后的效益
3.1经济效益
该项目自2008年10月份正式投产以来，已经发挥出了其可观的经济效益，合成氨单位能耗在2007年的基础上再次下降84公斤标煤/吨氦，2008年实现利税25436万元，比2007年增长22.54%，2009年节煤量达到5.59万吨标准煤。3.2社会效益
该合成氨能量系统优化工程的实施，进一步降低煤、电及水等能源的消耗量，提高自动化控制程度，优化生产工艺，实现废渣、废气、废水全部回收利用，彻底杜绝“三废”的排放，实现循环经济，将有利于减少环境污染，适应环保的要求，产生良好的社会效益。该项目的实施可带动128人就业。
四.存在问题及有待改进的方面
4.1 醇烃化工段，原设计意图为正常生产时，若烃化塔需加热。则直接使用烃化蒸汽加热器，利用低压饱和蒸汽的余热余压，节省电耗，降低生产成本。实际生产过程中（2010年3月份之前）由干整个管网蒸汽紧张，大多数情况下。不得不继续利用烃化电加热器加热烃化塔，节能效果不明显。现蒸汽管网改造已完成，蒸汽紧张局面已得到彻底缓解，无需开动电加热器。
4.2 吹风气回收工段，与三废炉配套的附属设备开车后发现热效率太低，温度达不到设计值，后增上省煤器并加大换热面积后，达到并超过设值计。
4.3 醇醚精馏工段，原设计蒸汽消耗为1.40-1.43吨，实际运行过程中，蒸汽耗最高达1.8吨。分析原因：换热器面积设计值太小，蒸汽本身压力和温度达不到设计要求，且蒸汽存在波动，后经过改造全厂蒸汽管网，增上减温减压装置，现已调整到理想状态。
结束语
本项目选用的多项技术，国内影积累了丰富的建设与生产经验，可确保节能装置的成功运行。并且在合成氨生产过程中的“三废”得到了合理的治理，可以很好的改善环境，同时，利用醇烃化装置及醇醚燃料装置代替铜洗精制法，降低能耗，回收原料气，并生产醇醚燃料，使能耗得到降低，并可提高经济效益，
我们还采用汽轮机拖动泵，风机后的低压蒸汽能够得到合理的使用
参考文献：
[1]晁承龙，陈允梅，王洪玲.合成氨装置系统能量优化方案探讨[J].氮肥技术，2010，31（06）：1-5+12.
[2]郭（王争）.减少能耗降低合成氨成本[J].齐鲁石油化工，1981（06）：43-44+51.
论文作者:张博
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/4
标签：合成氨论文; 装置论文; 蒸汽论文; 工段论文; 能量论文; 节能论文; 风气论文; 《基层建设》2018年第34期论文;