气头氨合成回路及冷冻改煤头的工艺设计.pdf

学兔兔 8 CHENⅡCAL ENGINEERING DESIGN 气头氨合成回路及冷冻改煤头的工艺设计 周 芳 许 斌 王时川 中国成达工程有限公司 成都 610041 摘要 介绍气头氨合成回路及冷冻改煤头的传统改造设计和优化改造设计，并对其流程改动、工艺参数、 主要消耗指标、设备改造情况、经济性进行了分析比较，指出三级分氨改两级分氨、冰机合二为一的优化工艺 改造，既能节省投资、减少占地，又可降低运行费用。 关键词 气头 氨合成回路 冷冻 煤头 改造 设计 改造设计的一般原则是尽量利旧，在最大限 状况及改造报价等，设计改造前已明确合成气压 度利旧的基础上，衡量改造方案是否优化，在满 缩机和冰机两大机组需要更换。 足安全可靠性和可操作性的前提下，最终将归结 2 传统改造方案与优化改造方案 到是否具有经济性，即能否节省投资、降低运行 费用。某改造项目将充分利用以天然气为原料的 2．1 传统改造方案 氨合成回路及冷冻系统闲置二手设备，改造后用 传统改造方案的工艺流程见图1。 于以煤为原料的合成氨厂。本文以此项目为例， 介绍传统改造方案和最终选用的优化改造方案， 着重对流程改动、工艺参数、主要消耗指标、设 I帚 l 备改造、经济性进行了分析比较。结果表明三级 氨冷改两级氨冷、适当提高分氨温度、冰机合二 为一的工艺改造方案，既节省投资、减少占地， 一 又可降低运行费用，为一种较为优化的改造方案。 1 改造背景 别疑一 项目建设单位从国外引进以天然气为原料的 全套二手合成氨装置。该装置原设计采用托普索 图1 传统改造方案工艺流程 的工艺技术，包括天然气转化、变换、脱碳、甲 烷化、氨合成和冷冻系统，其中氨合成塔为托普 在传统改造方案中，工艺流程同原流程的氨 索的S一200型专利合成塔。天然气转化和氨合成 冷方式类似，均为三级氨冷，氨合成回路单独设 系统副产高压过热蒸汽，用于驱动合成气压缩机，合 置一套冰机冷冻系统。但因原料不同引起的系统 成气压缩机的人口压力为2．1MPa(c)。氨合成回路 设置及前端工艺方案的差异，同原流程相比，改 采用塔前分氨、三级氨冷流程，分氨温度为一21℃。 动如下： 由于改造后装置的原料由天然气改为煤，煤 (1)塔前分氨改为了塔后分氨流程。来自上 头部分采用6．5 MPa(G)的水煤浆气化工艺，变 游系统的合成补充气经合成气压缩机合成段低、 换采用耐硫变换技术，净化和气体精制采用低温 高压缸压缩后，与循环气一起经循环段压缩后进 甲醇洗连接液氮洗技术，这样二手设备中能利用 氨合成回路，发生氨的合成反应。改为塔后分氨 的就只有合成回路及冷冻系统。基于现合成补充 的原因是以煤为原料的合成氨，净化采用低温甲 气压力差异、全厂蒸汽系统设置差异引起的透平 醇洗技术，为了冷量的合理利用，气体精制采用 驱动蒸汽参数差异，并结合现有二手设备的实际 分子筛干燥串液氮洗深度净化技术，这样合成补