合成氨技术
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新的洗涤合成塔尾气20巴洗涤系统的安装及操作经验
1 引言和概述
芒格洛尔化学品和化肥公司（MCF）是UB集团的一部分，UB集团是次大陆最重要的印度跨国组织之一。UB集团是一家拥有20亿美元的多元化企业集团，其涉足于酒精饮料、化肥、航空、工程、国际贸易、信息技术、卫生与生命科学和媒体。
芒格洛尔化学品和化肥公司有3亿美元营业额，是印度卡纳塔克邦最大的化肥公司。工厂位于印度西海岸上芒格洛尔港口对面，可通过各种交通模式与公司很好地连接。芒格洛尔化学品和化肥公司经营着家氨厂、尿素厂、磷酸二铵/天然聚合物（NP）厂、硫酸厂、碳铵厂和48 MW自用电发电厂。
芒格洛尔化学品和化肥公司已运营30多年，已采用有工艺许可的最新技术成功排除了所有生产装置的瓶颈部位和改造了所有生产装置。合成氨装置和尿素装置是由英国M/s. JACOBS Engineering设计和策划的，之前此公司被称为英国M/s. Humphreys & Glasgow。氨气工艺基于帝国化学工业公司蒸汽石脑油重整、本菲尔脱碳和海尔德-托普索合成工段。尿素工艺基于荷兰斯塔米卡邦公司的二氧化碳汽提技术。
概述
在2000~2006年期间，芒格洛尔化学品和化肥公司（MCF）通过整合最新技术和自动化技术成功改造了所有装置。
本论文介绍了遵循最佳操作和维修规范，使用低压洗涤塔代替高压洗涤塔的尿素装置的使用效果。当所有设备均便于维修，就减小了发生爆炸的可能性及可能产生的影响，且操作简单，连续运转周期长。
也安装了脱氢装置和新的离心高压甲铵泵。
2 尿素装置的高压设备历史
为延长装置使用期限，采用四台高压尿素装置设备的历史一直被沿用。
⑴ 高压冷凝器：运行20年后，在1996年被取代。
⑵ 尿素合成塔：运行24年后，在2000年进行现场换衬。同时，安装了11个斯塔米卡邦高效塔板。
⑶ 高压汽提塔：
- 运行30年后，在2006年被Safurex®汽提塔取代。
- 使用雷达（无线电探测和测距）进行液位测量而不用delta p系统测量。
这似乎是很好的经验，可靠性高。
芒格洛尔化学品和化肥公司（MCF）是UB集团的一部分，UB集团是次大陆最重要的印度跨国组织之一。UB集团是一家拥有20亿美元的多元化企业集团，其涉足于酒精饮料、化肥、航空、工程、国际贸易、信息技术、卫生与生命科学和媒体。
芒格洛尔化学品和化肥公司有3亿美元营业额，是印度卡纳塔克邦最大的化肥公司。工厂位于印度西海岸上芒格洛尔港口对面，可通过各种交通模式与公司很好地连接。芒格洛尔化学品和化肥公司经营着家氨厂、尿素厂、磷酸二铵/天然聚合物（NP）厂、硫酸厂、碳铵厂和48 MW自用电发电厂。
芒格洛尔化学品和化肥公司已运营30多年，已采用有工艺许可的最新技术成功排除了所有生产装置的瓶颈部位和改造了所有生产装置。合成氨装置和尿素装置是由英国M/s. JACOBS Engineering设计和策划的，之前此公司被称为英国M/s. Humphreys & Glasgow。氨气工艺基于帝国化学工业公司蒸汽石脑油重整、本菲尔脱碳和海尔德-托普索合成工段。尿素工艺基于荷兰斯塔米卡邦公司的二氧化碳汽提技术。
概述
在2000~2006年期间，芒格洛尔化学品和化肥公司（MCF）通过整合最新技术和自动化技术成功改造了所有装置。
本论文介绍了遵循最佳操作和维修规范，使用低压洗涤塔代替高压洗涤塔的尿素装置的使用效果。当所有设备均便于维修，就减小了发生爆炸的可能性及可能产生的影响，且操作简单，连续运转周期长。
也安装了脱氢装置和新的离心高压甲铵泵。
2 尿素装置的高压设备历史
为延长装置使用期限，采用四台高压尿素装置设备的历史一直被沿用。
⑴ 高压冷凝器：运行20年后，在1996年被取代。
⑵ 尿素合成塔：运行24年后，在2000年进行现场换衬。同时，安装了11个斯塔米卡邦高效塔板。
⑶ 高压汽提塔：
- 运行30年后，在2006年被Safurex®汽提塔取代。
- 使用雷达（无线电探测和测距）进行液位测量而不用delta p系统测量。
这似乎是很好的经验，可靠性高。
图1 雷达液位测量：VEGA和斯塔米卡邦公司共同研发的新装置
3 尿素生产杀手
从1976年起，运行中高压洗涤塔的泄漏问题一直持续到2000年之后，有5根管变薄而不得不封堵。泄漏问题导致了很大的生产损失。
柱塞式高压甲铵泵也令人烦恼，造成生产损失。此泵易发生阀门故障、填料泄漏、通过吸入/排出泄压阀，导致氨水箱中氨浓度高，从而使解吸塔工段负荷加重。
结论：应更换高压洗涤塔以提高高压甲铵泵的性能。目的在于当有原料可用时增加尿素产量。
4 增加尿素产量
2002年，采用斯塔米卡邦多进多出原理，通过最佳利用装置和设备允许的设计裕度，排除了装置的故障并对装置进行了改造，产量从1030t/d增加到1290t/d。主要改造是预蒸发器系统的安装。
同时，工艺控制从气动式控制改成了由YAKOGAWA centum CS 3000设计的集散式控制系统（DCS）。
5 提高装置可靠性
为以最大能力持续生产，优先选择了更换高压洗涤塔和高压甲铵泵。
此装置是1972年设计的，斯塔米卡邦公司建议用同样的洗涤塔取代高压洗涤塔将不再符合现代避免发生爆炸危险的设计标准。也未安装脱氢系统。
高压洗涤塔和压力为7巴的吸收塔位于造粒塔顶部。安装新高压洗涤塔将满足造粒塔土木结构的物理限制条件，但不便于维修。
从1976年起，运行中高压洗涤塔的泄漏问题一直持续到2000年之后，有5根管变薄而不得不封堵。泄漏问题导致了很大的生产损失。
柱塞式高压甲铵泵也令人烦恼，造成生产损失。此泵易发生阀门故障、填料泄漏、通过吸入/排出泄压阀，导致氨水箱中氨浓度高，从而使解吸塔工段负荷加重。
结论：应更换高压洗涤塔以提高高压甲铵泵的性能。目的在于当有原料可用时增加尿素产量。
4 增加尿素产量
2002年，采用斯塔米卡邦多进多出原理，通过最佳利用装置和设备允许的设计裕度，排除了装置的故障并对装置进行了改造，产量从1030t/d增加到1290t/d。主要改造是预蒸发器系统的安装。
同时，工艺控制从气动式控制改成了由YAKOGAWA centum CS 3000设计的集散式控制系统（DCS）。
5 提高装置可靠性
为以最大能力持续生产，优先选择了更换高压洗涤塔和高压甲铵泵。
此装置是1972年设计的，斯塔米卡邦公司建议用同样的洗涤塔取代高压洗涤塔将不再符合现代避免发生爆炸危险的设计标准。也未安装脱氢系统。
高压洗涤塔和压力为7巴的吸收塔位于造粒塔顶部。安装新高压洗涤塔将满足造粒塔土木结构的物理限制条件，但不便于维修。
为根据现今的标准对此装置改进和改造，斯塔米卡邦公司建议用新的低压洗涤塔技术取代旧的高压洗涤塔系统以清洁合成塔尾气，还建议安装氢气转化器以清除二氧化碳装置原料中的微量氢气，从而实现下列主要目标：
⑴ 完全冷凝只会在低压情况下发生，若发生事故时，应尽量减小设备中发生爆炸以及减少密闭度的机会。
⑵ 用低压设备代替高压设备，可节约成本。
⑶ 若在压力大约为15-20巴的情况下运行低压洗涤塔，不会增加水循环。
⑷ 鉴于现有往复式高压甲铵泵的情况，也应安装新的离心式高压甲铵泵。
对于新的洗涤塔系统和脱氢系统，由位于孟买的伍德印度公司（Uhde India）根据斯塔米卡邦公司提供的工艺包实施详细工程设计。在空间限制情况下，安装此系统是个挑战，但在与装置相邻的附加结构内可成功安装此系统。
⑴ 完全冷凝只会在低压情况下发生，若发生事故时，应尽量减小设备中发生爆炸以及减少密闭度的机会。
⑵ 用低压设备代替高压设备，可节约成本。
⑶ 若在压力大约为15-20巴的情况下运行低压洗涤塔，不会增加水循环。
⑷ 鉴于现有往复式高压甲铵泵的情况，也应安装新的离心式高压甲铵泵。
对于新的洗涤塔系统和脱氢系统，由位于孟买的伍德印度公司（Uhde India）根据斯塔米卡邦公司提供的工艺包实施详细工程设计。在空间限制情况下，安装此系统是个挑战，但在与装置相邻的附加结构内可成功安装此系统。
用低压洗涤塔系统代替高压洗涤塔系统来洗涤合成塔尾气
本项目范围是：
⑴ 为洗涤合成塔尾气安装新的低压洗涤塔系统（压力为20巴），并通过安装初步蒸发器，回收热能。
⑵ 安装所需的氢气转化器和冷却器
⑶ 安装新的离心式高压甲铵泵和改造现有甲铵泵以作备用
⑷ 为新的洗涤塔系统设置独立的结构和将造粒塔顶部的压力为7巴的现有吸收塔重新安置在新的结构内。
工程总成本是600万美元。
6 联动试车和优化
2006年，进行了通常的联动试车，包括在开车和低压开车前用于高压设备蒸汽加热的所有设备的联动试车。开车顺利且易控制新的低压洗涤系统（在压力为20巴的情况下）。来自中压冷凝器的热提供给预蒸发器中。
为使装置最优化，必须确定洗涤系统中合成塔尾气阀门的开度以平衡高压甲铵冷凝器的热量回收、合成塔尾气流量和新的洗涤系统中冷凝器的气体载荷。增加冷凝器的热负荷，导致高压甲铵泵壳程蒸汽压力从2.95 Kg/cm2g增加到3.4 Kg/cm2g，从而增加了尿素装置蒸汽使用设备（如精馏加热器）的蒸汽压力。
绝对大气压为7绝对大气压的洗涤塔系统中压力为20巴的洗涤塔排放阀门的开度不大于20%，最终排放的氨损失在5.57到10.66 Kg/Hr之间。
⑴ 为洗涤合成塔尾气安装新的低压洗涤塔系统（压力为20巴），并通过安装初步蒸发器，回收热能。
⑵ 安装所需的氢气转化器和冷却器
⑶ 安装新的离心式高压甲铵泵和改造现有甲铵泵以作备用
⑷ 为新的洗涤塔系统设置独立的结构和将造粒塔顶部的压力为7巴的现有吸收塔重新安置在新的结构内。
工程总成本是600万美元。
6 联动试车和优化
2006年，进行了通常的联动试车，包括在开车和低压开车前用于高压设备蒸汽加热的所有设备的联动试车。开车顺利且易控制新的低压洗涤系统（在压力为20巴的情况下）。来自中压冷凝器的热提供给预蒸发器中。
为使装置最优化，必须确定洗涤系统中合成塔尾气阀门的开度以平衡高压甲铵冷凝器的热量回收、合成塔尾气流量和新的洗涤系统中冷凝器的气体载荷。增加冷凝器的热负荷，导致高压甲铵泵壳程蒸汽压力从2.95 Kg/cm2g增加到3.4 Kg/cm2g，从而增加了尿素装置蒸汽使用设备（如精馏加热器）的蒸汽压力。
绝对大气压为7绝对大气压的洗涤塔系统中压力为20巴的洗涤塔排放阀门的开度不大于20%，最终排放的氨损失在5.57到10.66 Kg/Hr之间。
表1 装置性能特点
在装置正常运行的情况下，有下列稳定特点：
7. 结论
1. 在与现有装置相邻的附加结构内成功安装压力为20巴的洗涤塔系统，此安装便于操作和维修。
2. 从技术上来说，最好是选择新系统而非最初设计的高压洗涤塔。
3. 从成本上来说，新系统比现代设计的高压洗涤塔更可取。
4. 第一年运行令人十分满意（产量高且连续运行周期长）。装置运行时，可靠性更高且安全性增强。
| 名称 | 保证值 | 实际值 |
| 尿素产量（t/d） | 1290 | 1305 |
| 送至高压汽提塔的蒸汽（t/t) | 0.865 | 0.862 |
| 7巴吸收塔的排放量（公斤数/吨尿素） | 0.25 | 0.02 |
| 高压甲铵冷凝器的低压蒸汽压力（巴） | 3.2 | 3.45 |
1. 在与现有装置相邻的附加结构内成功安装压力为20巴的洗涤塔系统，此安装便于操作和维修。
2. 从技术上来说，最好是选择新系统而非最初设计的高压洗涤塔。
3. 从成本上来说，新系统比现代设计的高压洗涤塔更可取。
4. 第一年运行令人十分满意（产量高且连续运行周期长）。装置运行时，可靠性更高且安全性增强。
