郭存彪, 王相令, 肖建华, 乔磊友

(河南心连心化学工业集团股份有限公司, 河南新乡 453731)

河南心连心化学工业集团股份有限公司年产60万t合成氨装置于2021年建成投运,采用四喷嘴气化技术,气化设计操作压力为6.5 MPa,其中酸性气脱除装置采用低温甲醇洗工艺。低温甲醇洗装置投运后运行稳定,但存在贫甲醇泵出口扬程高的问题,需要关闭泵出口阀门降压,造成能量浪费[1]。因此,需要对低温甲醇洗贫甲醇泵进行改造,收集运行数据,重新计算贫甲醇泵扬程。

1 贫甲醇泵出口流程及存在问题

1.1 贫甲醇泵出口流程

贫甲醇在贫甲醇罐(V04)中用贫甲醇泵(P04)抽出,经贫甲醇水冷器(E18)、1#贫甲醇冷却器(E09)、2#贫甲醇冷却器(E22)和3#贫甲醇冷却器(E08)换热降温至-62 ℃左右进入洗涤塔(T01)顶部作为吸收剂,对进入洗涤塔(T01)的原料气进行精制。贫甲醇泵出口流程见图1,贫甲醇管线上设置有压力表(PG为现场压力表,PT为远传压力表)和调节阀(FV)。

图1 贫甲醇泵出口流程

1.2 运行中存在的问题

贫甲醇泵投运后,在流量达到100%负荷设计流量时,泵出口原始设计压力为7.76 MPa,而实际运行中的贫甲醇泵出口压力(PG29)为8.25 MPa,调节阀(FV14)开度只有7%,远传压力表(PT90)读数为6.25 MPa,很大一部分能量通过调节阀(FV14)减压导致能量损失,运行经济性差。

2 原因分析

分析贫甲醇泵扬程高的主要原因为：(1) 设计不合理。在确定泵扬程时往往管路设计还未结束,设计人员为了确保泵扬程够用,往往对管路阻力损失的估算偏大,同时换热器的阻力估算也往往比实际值偏大[2]。(2) 洗涤塔(T01)的实际运行压力低于设计值,导致泵扬程选型偏高。(3) 泵厂家为了确保扬程满足要求,实际扬程比要求值偏高。多重因素叠加导致泵扬程高于实际需求。

3 改造方案

相比于运行前泵扬程的选型计算,投运后泵扬程的改造相对简单。在泵选型阶段,扬程的计算比较复杂,需要计算泵进口管路损失,泵进口贫甲醇罐的压力、液位,以及泵出口的管路损失、洗涤塔(T01)的压力和贫甲醇的提升高度。

在保证设计流量下,根据泵出口同标高压力表(PT90)读数6.25 MPa,笔者提出泵出口压力6.45 MPa即可满足装置要求[3],推算泵扬程为830 m,后经过泵厂家改造,将叶轮由十级改为八级,并对叶轮直径进行相应调整[4]。

4 改造效果

泵扬程改造后,同流量下,电流下降10.7 A,根据电表计量,耗电量由每班9 250 kW·h降低至7 680 kW·h,每小时节电196.25 kW·h,每年节约电费90余万元。改造后运行效果良好,经济效益非常可观。

5 结语

截至目前,贫甲醇泵扬程改造已经平稳运行超过1 a,该优化改造项目也在河南心连心化学工业集团股份有限公司起到示范作用,在其他低温甲醇洗装置中也陆续得到实施应用,达到了良好的经济效益,可为后续类似装置的选型提供参考。