徐严伟 ，周 翔 ，王 攀 ，刘 欣

(河南心连心化肥有限公司，河南新乡 453731)

河南心连心化肥有限公司“24·40”项目(24万t/a合成氨，40万t/a尿素)氨合成工段采用湖南安淳高科技有限公司设计的ⅢJD-2000Φ2500氨合成塔，已运行数年，装置运行稳定，但存在着合成塔阻力较大的问题。塔阻力较大增加了氨合成系统的阻力，会使合成氨的成本因电耗的增加而增加。如何在不改变合成塔内件的情况下，适当调整气体在塔内的流程，从而降低合成塔的阻力，我公司进行了大胆的探索。

1 氨合成塔

1.1 氨合成塔内件结构

氨合成内件由一个直形异径的冷管束、一个气体混合分布器和一个分气筒组成，把触媒床分成一轴两径，三个绝热段，一个内冷段，净空高22 m，触媒容积68 m3，径向段占整个触媒床层80%，采用分流工艺，床层上下直通，触媒可以自卸。

1.2 塔内流程

含氨2%未反应气分股进塔。一股25%～30%未反应冷气，由合成塔下部环隙进入，由下而上，在塔顶引出，汇合塔外热交换器加热的10% ～15%的热气，再进冷管束。在冷管加热后，直接由上升管进入催化剂床层“0”米。另一股65% ～70%的气体经由塔外热交换器加热至175～190℃，其中50% ～60%进塔内下部换热器管内，与出塔气体换热后进上部换热器的管内，与出混合分布器气体换热，加热至370℃，从换热器与中心管之间的环隙向下翻进中心管，经中心管进入催化剂床“0”米，与冷管束出来的未反应气体混合，进入上绝热层反应。反应后气体经由混合分布器进入塔内上换热器间冷却，进入第二层径向绝热反应，在径向进入内冷层反应，进入塔内换热器间，被管内冷气冷却至350℃出塔［1］。

2 降低塔压差改造

合成塔降低压力改造前主进气是通过底部换热器、上部换热器再通过中心管进入触媒层。改造后部分主进气通过底部副线不经底部换热器直接进入上部换热器在经过中心管进入触媒层，避免了底部换热器的阻力，从而达到降低塔压差目的。2012年中修我厂对合成底部副线进行了改造，开车投运后，对底部副线全关与全开两种状况进行了对比，得到以下数据:

从表1可以看出，在同样的条件下，合成塔底部副线全开与全关相比，塔压差降低了0.042 MPa，系统压差降低了0.078 MPa。一层与三层炉温有所下降，出塔温度升高3℃(主要是底部换热气冷气量减少)，每小时多产蒸汽约500 kg，合成系统压力降低0.53 MPa，主要是降低塔压差后，增加了循环量，合成系统压力下降。

3 改造前后正常工况下工艺对比

改造前后，我们分别增加循环量，调整其它副线，将合成塔压差都控制在0.992 MPa以达到相对稳定的工况，此时工艺对比如表2所示。

表1 底部副线全关与全开两种状况工艺对比

表2 改造前后正常工况工艺对比

从表2可以看出:①环隙气的流量由改造前的79 080 Nm3/h降低到改造后的55 270 Nm3/h，主要是塔底副线改造后，底部副线阻力的降低以及减少冷量降低三层炉温的气量;使热交主进气流量由改造前的215 000 Nm3/h增加到改造后的239 900 Nm3/h，由于主进气温度在220℃左右而冷气温度在20℃左右，所以增加主进气的流量，有利于合成氨反应，这样就达到降低合成系统压力和吨氨电耗的目的。同时热交冷气流量增加后，热交热气的流量不变，换热能量增加，从而出热交出口温度由改造前的87.4℃降低到78.6℃，这样使软水加热器气体出口由改前的57℃降低到48.9℃，从而使冷交热气出口温度由改前的0.8℃降低到-1.5℃。冷交热气出口温度降低后，减轻了氨冷负荷，也就降低了冰机的负荷，使冰机耗电量降低(2#冰机负荷由原来的76%降低到40%，电流降低5～6 A，经计算每安电流耗电1 2 kW·h，每天电耗可以降低1 728 kW·h)。②合成塔出气温度升高，主要是因为一部分气体通过底部副线直接进入上部换热器，使入塔冷气进入合成塔底部换热器的流量减少，而出塔热气的流量不变，这样使出塔温度由改造前的332.8℃升高到改后的338.2℃。合成塔出塔气温度升高后，使废锅产出的蒸汽量由原来的21.8 t/h增加至 23.47 t/h，蒸汽量多产约 1.67 t/h。

4 结语

我公司对ⅢJD-2000Φ2500氨合成塔降低阻力的改造，在不改变合成塔内件的前提下，适当调整工艺气体在合成塔内流程，取得了一定的效果，此种改造方式投资费用低，见效快，为公司节能降耗起到了促进作用。我们将对新增的底部副线全开，将合成塔控制在0.950 MPa，减小合成循环量，适当提高合成系统压力，对比合成循环量高低对高压机、循环机和冰机电耗的影响，探索更加经济的运行模式。