调整转化负荷降低残余甲烷经济效益浅析

1调整转化负荷降低残余甲烷经济效益浅析×××公司一氨系统于20世纪70年代末期建成投产，采用CCR法间歇转化造气工艺，目前使用的4#转化炉与装置同期建成投产，已运行二十多年。近年来，炉内耐火层和保温层多次出现脱落、裂缝等现象，一般于年度大修时采用炉体上开孔、灌浆补炉的措施。这种方法虽然处理时间短，但效果不是很理想，因不能彻底解决耐火层和保温层的开裂，因而串气问题也得不到根治。06年12月大修时对4#炉仍实施同样措施。大修开车后，监测发现转化气中残余甲烷逐渐上升（间歇转化法设计转化气残余甲烷为0.8-1.2%，2007年1月开车后在2.0%以上），整个装置放空量增加，消耗上升。为解决该问题，分公司多方查找原因想办法，以解决转化残余甲烷高的问题。1.原因分析1.1转化造气控制机控制情况装置中现在使用的转化造气控制机，是2006年12月大修时新投运的ZKQTY造气控制机，循环时间为3分钟，循环百分比为50%（90秒）即吹风制气时间各为90秒，其中造气控制机在吹风阶段前10秒钟执行方式为334，造气控制机在制气阶段前10秒钟执行方式为235。从控制情况看比较正常。1.2装置工艺运行条件1.2.1装置工艺运行数据条件如下表（3月14日）时间流量m3/h压力（Mpa）温度℃吹风阶段制气阶段空气总管减压后天然气总管减压后蒸汽总管驰放气泵站油压吹风阶段制气阶段空气天然气空气天然气水蒸汽m3/h燃烧炉出口1一段蓄热炉出口2转化炉出口3触媒层燃烧炉出口1一段蓄热炉出口2转化炉出口3触媒层上部4下部5转化炉出口上部4下部5转化炉出口4#炉865606562400245028800.0420.080.110.103.1900900930870840840830900910850850840965606562400245028800.0420.080.110.103.19009009308708408408309009108508508401065606562400245028800.0420.080.110.103.19009009308708408408309009108508508401165606562400245028800.0420.080.110.103.19009009308708408408309009108508508401265606562400245028800.0420.080.110.103.19009009308708408408309009108508508403#炉867206722500250028800.0420.080.110.103.1900900930840830820860900910830820820967206722500250028800.0420.080.110.103.19009009308408308208609009108308208201067206722500250028800.0420.080.110.103.19009009308408308208609009108308208201167206722500250028800.0420.080.110.103.19009009308408308208609009108308208201267206722500250028800.0420.080.110.103.19009009308408308208609009108308208201.2.2空速该炉装填有催化剂3m3，现生产负荷为2300-2500Nm3/h，运行空速约为800h-（天然气间歇转化法造气设计空速一般为450-650h-）。空速过大物料在催化剂床层停留时间减少，因而2反应不能充分进行，从而使甲烷转化率达不到要求，出口转化气中残余甲烷就会升高。从上述反应数据显示各种温度、压力、物料配比（一般设计物料比为：1[天然气]：1[蒸汽]：1.3[空气]）均在指标范围内，说明各项操作工艺条件都符合工艺要求。转化4#炉转化气气质分析2007年3月日期时间采样地址CO2%O2%CO%H2%CH4%N2%3月14日8:20A3（制气）4.419.851.272.1221.938:20A4（制气）4.420.651.22.421.411:10A4（吹风）6003.38014:05A3（制气）4.819.651.612.1221.8714:05A4（制气）5.220.149.82.3922.5118:10A3（制气）4.220.650.531.822.8718:10A4（制气）4.42053.222.1220.2618:30A4（吹风）6.20.202.25021:30A3（制气）4.220.450.671.8122.9221:30A4（制气）4.219.853.52.4320.07注：上表中A4（吹风）为吹风样，A3（制气）、A4（制气）为制气样。取样时间为制气后第50秒。1.3装置设备运行情况从上述分析数据显示，非催化阶段A4（吹风气）烟道气中无甲烷含量，说明天然气换热器不存在有内漏现象。而分析数据A3（制气）、A4（制气）显示，4#转化炉内转化气中甲烷含量是出口高于进口，说明转化炉耐火层和保温层有开裂串气现象，也是造成转化气中残余甲烷偏高的原因。2.处理措施增开2#转化炉，将4#转化炉的生产负荷控制在1200Nm3/h左右，以降低4#转化炉的生产负荷，即降低空速增加物料在催化剂床层停留时间，提高甲烷转化率，从而降低转化气体中残余甲烷含量。3.措施实施前后的数据对比3月21日开启2#炉，将4#炉的负荷向2#炉分配后，转化残余甲烷有了明显的下降。相关数据见下表：时间名称负荷热点温度残余甲烷气柜出口甲烷3注：上述分析数据均由分公司质量科提供。4.经济效益分析：耗能、成本、产量产值时间天然气（平均日耗）m3氨产量（平均班产）t单耗天然气m3/t.NH3降低天然气消耗m3/t.NH3天然气成本下降（元）/t.NH3成本净降（元）/t.NH3净增加值（元）/年吨氨能耗下降kg标煤2月5943716.501200.7577.6170.6370.631174718.1694.2410月5660616.801123.13装置运行天数按330天计，气价：0.91元计。1m3天然气折合1.2143kg标煤，（相关数据由分厂生产科提供）。在全年的生产中，因供气影响，10月份生产负荷相对较低，在此基础上的经济效益分析数据相对保守，实际可能高于该数据。此表分析如下：4.1合成氨产量：产量上升。由原来班产16.3吨氨增加到班产16.8吨氨，年增氨约495t。4.2消耗：负荷调整后，吨氨耗天然气下降了77.61m3，吨氨气电成本净降70.63元，年产值增加约117万元。4.3综合能耗：由于吨氨耗天然气下降幅度较大，折标后，吨氨综合能耗下降94.24kg标煤，全年节能约1.5万吨标煤。4.4分厂供氨不足现状得到改善：近年来，供氨不足一直制约着二分厂的生产，从3月底调整转化负荷后，氨产量的提升，极大地改善了供氨不足的状况，在满负荷条件下，液氨第一次有了富余。以上分析表明，二分厂一氨转化装置在调整转化炉生产负荷降低转化残余甲烷后，产量提升，消耗下降，为企业带来较好的经济效益。3月26日2#7508200.601.353#21008500.94#15008401.523月27日2#7508200．611．23#21008501．214#15008401．23月28日2#7508200.603#21008501.214#15008400.9～1.23月29日2#7508200.613#21008500．914#15008401．213月30日2#7508200.611．213#21008501.224#15008401.2