安徽昊源化工集团是一家产品多元化的化工企业。
目前公司合成氨主要采用高压合成氨方法，包括Φ1000mm 、Φ1200mm 、Φ1800mm 、Φ2000mm 合成塔各一台，产量为每天2400M 3左右，正常生产时合成工段压力高达26MPa ，造成系统在高压下运行，装置电耗较高，存在安全风险。为做到安全生产、低耗运行，必须进行节能优化改造。为此，公司适时决定采用在国内具有专利的航天炉技术对氨合成系统进行节能改造。航天炉项目采用先进的HT-L 粉煤加压气化技术，即采用国产化煤气宽温耐硫变换、国产化大型低温甲醇洗脱硫脱碳、国产化大型空分装置、国内先进的氨合成工艺技术。项目装置具有国产化、技术先进、投资省、综合成本低的优势，其中合成氨工艺打破了以往高温高压的常规，合成设计压力15MPa 。根据压缩机功耗计算，吨氨耗气量为2635NM 3，合成压力由25MPa 降为15MPa ，大大提高了设备的安全性能，且吨氨副产2.50MPa 的蒸汽1.0~1.2t 。目前公司航天炉系统已安全满负荷运行半年。 1 主要技术特点
1.1大型低压合成，降低消耗
合成压力从氨合成的反应平衡和反应动力学观点来看，提高氨合成压力都是有利的，但是提高压力将增加压缩机的功耗，尤其对于离心式压缩机。因此本套合成技术完全符合节能减排的要求，符合大型装置合成工
艺的发展趋势——
—低空速，低合成塔压差和系统压差，低压力合成，但是氨净值高。合成压力从原来的26MPa 到设计值的15MPa ，以及实际生产中最高未超过12MPa ，氨净值为16.5%~18%。合成塔设计压差0.25MPa ，系统压差0.85MPa ，实际满负荷生产中合成塔设计压差0.1MPa ，
系统压差小于0.45MPa 。
1.2整个流程精简，系统阻力小
整个合成气从气化工段到变换脱去硫，并将CO 转化为CO 2，进入低温甲醇洗工段，脱去CO 2，然后合成气进入液氮洗工段脱去CO ，在各微量合格的情况下配入来自空分工段99.95%的液氮送入合成系统进行生产。整个工艺流程简单，系统阻力小。
1.3整个流程净化效果好，无驰放气，产品质量高
净化工段采用低温甲醇洗和液氮洗净化工艺，从而保证CO+CO 2≤10mL/m 3，CH 4几乎为0，而且在液氮洗出口配入99.95%的液氮。整个过程无驰放气，且产品质量高。
1.4离心式压缩机，无油密封产品质量高，连续运行周期长，操作成本低
离心式压缩机打破了以往填料密封的常规，采用串联式干气密封，避免了油水，提高了产品质量。另外离心式压缩机具有运行稳定的特点，且驱动机采用蒸汽推动的方式，运行成本低，运行周期长。1.5反应热利用率高，装置能耗低
合成塔出塔气体温度约为439~445℃，直接进入废锅产生3.8MPa (G)的蒸汽，此时合成气温度降至250~260℃，再进软水加热器管层用来加热进废锅的给水，温度降至200~300℃，合成气进入热交管内，温度降至70~80℃，再进入水冷却器，温度降至37℃，依次进入冷交换器管层、一级氨冷器、二级氨冷器，降温至-8~-12℃，进入氨分离器进行液氨分离。分离后的气体进入冷交管间回收冷量并与压缩机压缩段来气混合进入循环段。分离的液氨进入产品氨加热器回收冷量后送
收稿日期：2014-02-21作者简介：刘红艳（1986-），女，安徽阜阳人，2011年毕业于合肥工业大学化学工程学院，硕士，助理工程师，从事化工生产工作，153****5393,**************。
600t/d 低压氨合成工艺总结
刘红艳，潘建田
（安徽昊源化工集团有限公司，安徽阜阳236056）
摘要：600t/d 低压氨合成生产采用先进的HT-L 粉煤加压气化技术，即采用国产化煤气宽温耐硫变换、
国产化大型低温甲醇洗脱硫脱碳、国产化大型空分装置、国内先进的氨合成工艺技术。装置投入运行一年以来，效果较好。关键词：合成氨；低压；工艺
doi ：10.3969/j.issn.1008-553X.2014.03.020
中图分类号：TQ546 文献标识码：B 文章编号：1008-553X （2014）03-0052-03
安徽化工
ANHUI CHEMICAL INDUSTRY 第40卷，第3期２０14年6月Ｖｏｌ．40，Ｎｏ．3Jun.2014
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入氨库。整个过程的热量得到回收利用。
1.6控制系统先进，操作方便，合成塔温调节手段多样
整个装置采用DCS和ITCC控制系统，自动化程度高，便于对振动、位移、轴承温度进行检测和调节，正常生产期间现场几乎无人工操作。另外触媒层温度的调节方式除了以往的冷激阀，还有调节废热锅炉产汽压力、系统近路、软水加热器近路、热交近路、二级氨冷器气氨压力等手段。
亿万像素2设备特征
2.1全径向合成塔内件
本套低压氨合成装置在氨合成动力学、径向流体力学及径向氨合成塔方面进行了创新。采用了当今具有自主知识产权的径向反应器、多段组合式反应内件以及配套的直连式刺刀式废热锅炉，具有反应路径短、阻力小、气体分布合理、氨净值高、能耗低、安全性能好等优点。另外，由于采用了套管式换热器，有效地避免了以往的“冷激效应”，增大了与触媒的接触面积，有效地提高了氨净值。
2.2合成气压缩机组
合成气离心式压缩机组采用中压汽轮机驱动的方式，打破了以往填料密封的方式，采用无油迷宫式干气密封，具有工艺气泄漏少，操作方便，能长周期运行的特点。
2.3直连式废热锅炉
直连式刺刀式废热锅炉具有以下特点：①合成塔直连废锅节省了昂贵的高温合金管道，确保了设备安全；
②不影响合成塔内件与废锅内件的安装与更换；③节省了厚重的高压连接锻件；④废热锅炉进气管设有膨胀节，可吸收合成塔出气管和废热锅炉进气管的热应力。防护耳罩
2.4产品氨加热器
产品氨加热器有效地回收了液氨的冷量，将冷冻工段的液氨进一步降温后送氨冷器加氨，大大提高了氨冷器的冷却效果。
2.5开工加热炉
加热设备开工加热炉与以往合成塔中心管电炉丝相比具有加热速率快、安全、不易引起合成塔着火的优点。
2.6闪蒸槽
闪蒸槽有效地将闪蒸气送回压缩机一段进行回收，不仅节约了能源，而且大大减少了环境污染。
3 问题及处理措施
3.1合成气压缩机高压缸前轴承振动大
合成气压缩机组试车采用汽轮机单体试车、汽轮机带压缩机低压缸试运行、汽轮机一拖二同时拖压缩机低压缸和高压缸试运行的顺序。在汽轮机单体试车和汽轮机拖动压缩机运行期间，机组的振动、位
移以及各支撑轴承、推理轴承轴瓦温度均在正常范围内。但是在一拖二的试车过程中，高压缸驱动端正止推轴承振动值过大，无法正常运行。最后由沈鼓厂家专家在合成气压缩机现场对转子进行动平衡实验，利用三圆法对转子进行对中实验，重新确定转子的动平衡。经过厂家对转子的矫正后，在一拖二的试运行过程中，机组的振动、位移以及各支撑轴承、推理轴承轴瓦温度均在正常范围内。3.2合成气压缩机干气密封反压损坏
合成气压缩机自试车以来，压缩机低压缸的非驱动端在停车过程中由于缸内泄压太快，出现短时间小程度的反压现象。干气密封损坏修复费用较高。在通过对干气密封专家咨询后，以防干气密封损坏，我们总结出开停车的操作方法：开车时，先投隔离气，再投一级密封气，待缸内压力达到0.4MPa，再投二级密封气；停车时，停二级密封气，缸内泄压（泄压不能过快），停一级密封气，待油系统停止半小时并无回油，再停隔离气。
3.3低负荷运行期间压缩机容易喘振
机组在刚开始的试运行阶段，工艺气进口流量小和前工段工艺波动引起流量大波动的情况下容易发生喘振。喘振严重影响机组的部件和干气密封。这就要保证喘振阀开度100%，并严格遵守“升压先升速，降速先降压”的原则对转速和喘振阀进行调节。
3.4开工加热炉使用中应注意的三个问题
3.4.1配风问题
开工的风门开度不正确，配风比例不协调，火焰燃烧颜不正常，开工炉无法产生热量。调节风门时除了要关注炉膛内的负压，还要参照火焰颜进行调节。3.4.2开工炉压差
随着升温还原后期需要的热量逐渐加大，开工炉的工艺气量逐渐增多，这时要密切关注开工炉的工艺气进出口压差。开工炉此时承受高温高压，必须根据开工炉的压差适当的对触媒层进行提问。
3.4.3开工炉升降温不易过快
开工炉作为提供热量的设备，自身的材质自然可以承受高温，但是开工炉升降温速率不易过快，避免产生应力，使焊缝炸裂，出现安全事故。
3.5系统停车后塔壁温度的控制
合成系统停车后一般采用保温保压的原则，但是此时的触媒层温度相对较高，气体停止流动，
刘红艳，等：600t/d低压氨合成工艺总结
（下转第56页）
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单齿辊破碎机
控制点名称设计值
80%负荷
100%负荷循环量250000NM 3
/h 210000NM 3
/h
240000NM 3
/h
实心锥形喷嘴
产氨流量25t/h 20t/h 25t/h 合成压力15MPa 10MPa 11.2MPa 循环氢73%72.89%73%触媒层温度≤500℃475~485℃475~485℃塔壁温度≤240℃180℃170℃出塔工艺气温度≤450℃405~410℃405~410℃进塔工艺气温度170~180℃178℃157℃废锅出口工艺气
温度260~270℃265℃252℃热交出口工艺气
温度70~80℃74.5℃74℃蒸发冷出口工艺
气温度
≤35℃
27.9℃
27.9℃
表1 实际生产中各运行参数
气温度
一级氨冷器出口
工艺气温度
-3℃
-2.6℃ 6.5℃二级氨冷器出口
tr069
工艺气温度
-15℃
-15.9℃-9.00℃进塔工艺气压力15MPa 9.35MPa 11.12MPa 合成塔压差
≤0.6MPa
0.09MPa 0.08MPa 废锅出口工艺气
压力
≤15MPa
永磁悬浮9.26MPa 11.02MPa 氨分出口工艺气
压力≤15MPa
9.10MPa 10.85MPa 闪蒸槽压力
≤3.8MPa
2.91MPa 2.91MPa 一级氨冷器气氨
压力
0.39MPa
0.25MPa 0.35MPa 二级氨冷器气氨
压力0.13MPa
0.11MPa 0.13MPa 膨胀槽压力≤0.6MPa 0.36MPa 0.36MPa 放氨压力
≤2.6MPa
2.26MPa
2.30MPa
通过内件辐射给外壁，有时会超过塔壁的设计温度280℃，严重损坏合成塔。因此可以采用塔后放空的微量调节阀使气体流动起来以带走热量。
4实际生产过程各工艺参数（表1）
5 小结
公司航天炉项目至今已经平稳运行一年，实现了合成氨生产的低压化、大型化、自动化。□
（l ）计量。在火车卸煤进入卸煤槽，由叶轮给煤机输入皮带机后，地下廊道皮带机上设置计量皮带秤。每条
皮带上设有两台电子皮带秤(可打印报表)，显示终端设在煤运系统的控制室内。
（2）除尘。各下煤斗均设有防爆式除尘器，叶轮给煤机卸煤处设有喷淋水，以尽量减少煤尘污染。（3）污水处理。由于有卫生冲洗用水和降温消防用水，所以设置了煤运输系统自身的污水处理设施，以保证污水达标排放。
（4）检修及上下通道。栈桥上均安装两条皮带，互为备用，中间设巡检通道，两边设检修通道。（5）监控设施。煤库及栈桥设有监控系统，由控制室监控输煤系统的生产运行情况。
（6）工艺设备控制。火车卸煤进煤库、煤库煤种进气化系统和锅炉煤仓是煤运系统的主要组成部分，设有程序控制、联锁集中控制和解锁就地控制三种控制方式。
4投资及运行结果
总投资约7000万元，其中土建费用约5500万元
（两个干煤库约2200万元），设备购置费约978万元，其余为电器及安装费用。
现每周约两列火车卸煤到道轨南面的煤堆场，每列火车运煤3200吨左右。将原料煤或燃料煤通过地下卸煤槽运至干煤库，运行时间约8小时。输煤时间为每天8小时，每班输送约2小时左右（每日分为三班）。自输煤运行一年来，总体满足了生产需要，主要设备叶轮给煤机、破碎机、除铁器等运行平稳；大倾角皮带机因角度及安装问题，导致运行中振动较大，粉料沿斜平面溜至下方，导致下部返料皮带负荷增大，返料皮带在启动开始时常常跳闸，经过改造，我们将电机由2.2kW 更换为5.5kW ，圆满地解决了上述问题。经过两年多的运行，生产逐步稳定。
参考文献
[1]运输机械设计选用手册[M]. 北京：化学工业出版社，2004.[2]卢寿慈. 粉体技术手册[M].北京：化学工业出版社，2004.[3]HL4PG 齿辊式破碎机使用说明书. 江油黄龙破碎输送设备制
造有限公司，2012.□
（上接第53页）
总第１89期２０14年第3期（第40卷）安徽化工
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