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合成氨生产原料煤耗影响因素综述? 合成氨生产原料煤耗影响因素综述 2009-12-04 15:32:41 (已经被浏览788次) 0 概述 中小型合成氨生产企业绝大多数均是以山西优质无烟煤为原料,采用固定层间歇式工艺制备合成氨生产所需要的半水煤气,设置的主要工序有脱硫、变换、压缩、脱碳、气体精制和氨合成等,这些工序在合成氨生产过程中起着关键性的作用。同时近年来原料供应紧张,生产原料品种、内在质量变化较大,直接影响了了生产能耗和产品成本。为使资源充分利用,促进经济的良性循环,本文就各工序有关对原料煤、原料气等消耗的变化,对合成氨生产原料煤的影响因素进行分析,以便使大家更全面地掌握影响因素,提高经济运行质量。 1 造气工序对合成氨生产原料煤耗的影响 1.1 合成氨生产过程中制备半水煤气时, 煤气发生炉 运行中百分比的设置、各工艺条件的确定而产生的吹风气、造气炉渣、造气 旋风除尘器 从气体中所分离的集尘器灰、气体温度所造成的热损失等(有关造气降低煤耗有关措施的内容本文不进行详述)对原料煤耗的影响进行阐述。 1.2 首先我们回顾造气工序设计的基础条件,煤气发生炉产生吹风气量的多少和利用价值是一个重要影响因素。因为吹风气的多少、气体中的可燃组份的量主要由企业的原料路线、装置状况、管理水平和操作技能等因素决定的;下表中的数据是小合成氨工艺设计手册中基础条件的设立: [img]mhtml:file://C:\Documents%20and%20Settings\Administrator\桌面\1202\合成氨生产原料煤耗影响因素综述.mht! [/img] 1.2.1 吹风阶段耗煤 吹风气的多少,从理论上来讲,是服从于制气过程的热平衡,即氧与二氧化碳反应所放出的热与制气过程中吸收的热、带出及系统损失热的平衡,因此决定了吹风时间和风压(实际是风量)。在生产运行中由于炉况的不同、温度参数的选定条件、保温效果、和装备运行质量的差异、企业技术水平、管理和操作理念等诸多因素的影响,实际生产中与理论的差别还是很大的。 1.2.2 在生产中往往根据煤气量推算吹风气量,有些资料推荐:一般吹风气量:半水煤气×0.9来计算。这在计算一些简单的数据选取时使用,比较方便;但是随着这些年微机循环时间的选择、自动加焦、DCS的运用、操作观念、加氮装置的使用(或恢复)等变化,吹风时间和风压都在变化,引起了吹风气量的变化。笔者以某企业为例,曾计算过该企业在吨氨耗原料煤(入炉实物)1185~1215kg之间时,其煤的固定碳分析级在75%左右,采用120s循环,使用加氮工艺,操作理念是:在中、高,负荷的状态下运行,配合自动加焦,以最大限度地使用加氮,稳定炉温,减少波动,优化吹风时间,提高制气时间百分率,其吹风气(将加氮和回收阶段的气除外)量大约在2000 m3/tNH3,这个数值在合成氨生产原料煤耗中,对于降低消耗发生很大作用。 1.2.3 吹风气中的可燃物含量影响:从表2吹风气的组成可以看出,其主要可燃物为CO+H2,含量为9.07%,根据《小合成氨厂工艺技术与设计手册》提供的计算数据,吨氨可回收的放空气量约为2280Nm3,放空气中可燃组分H2、CO、CH4的百分含量分别为2.90%、5.45%、0.72%,高位发热量分别为3052、3034、9527kcal/Nm3。该企业现合成氨生产能力为13t出,小时可回收放空气量为2280×13=29640 Nm3,单位体积吹风气发热量为3052×0.029+3034×0.0545+9527×0.0072=322.455 kcal/Nm3,总发热量为9557578 kcal/h。而实际生产中,由于受此因素影响,其实际可燃物含量往往和设计手册值有一定差别。 1.2.3.1 阀门运行质量对吹风气质量和消耗的影响 在造气岗位设置了各种用途的气、汽、液等阀门。其中以上、下行和吹风气回收阀及无液位运行的煤气总阀等对吹风气质量影响较严重,主要表现为阀门的内漏、工艺控制点设置的合理性。这里所指出的内漏是说绝大部份去吹风气回收的压力处于负压状态运行,不论阀门下落关闭是否到位,还是阀门安装时垂直度如何,造成阀片磨偏后使其密封面密封不严的现状发生,都将使煤气系统的煤气因压差变化发生煤气进入吹风气回收系统进行,或因工艺控制点设置不合理,造成系统管路过长等使半水煤气残留量多;使吹风气质量(指可燃物含量)大幅度提高(半水煤气质量下降),因而使吹风气回收系统的蒸发量大幅升高,使原料煤消耗升高。 1.2.3.2 程控系统运行合理性的影响 主要是指油压程控部份的选型、阀门的大小、油管孔径的配套及油管设置和电磁阀等的配套合理性问题,这些都将影响阀门的开关速度,因而延长了开关时间,减少有效制气时间百分比,使消耗升高。一般情况下Dg700左右的闸板阀起、落时间在2~3 s较为适宜否则将对制气效率和消耗等产生不可忽视的影响。 1.3 集尘器灰的数量对合成氨生产原料煤耗的影响 集尘器灰的数量多少、质量的优劣与使用的原料和工艺条件有很大关系。一般情况下,采用无烟块煤少于采用工业型煤为原料的集尘器灰量:采用优质无烟块煤少于采用劣质无烟块煤为原料的集尘器灰量,尤其是少于采用结构疏松的无烟块煤为原料时的集尘器量:其集尘灰的发热量原则上是采用的原料发热量高则集尘器灰的发热量高:在生产工艺运行条件上,变化的因素则更多,这与运行条件确立的煤质、炉内炭层高度、运行上、下吹百分比、蒸汽使用量和蒸汽质量等诸多因素有直接的关系,决定了集尘器灰的多少和发热量的高低。集尘器灰的多少还与煤的加工方式、型煤质量、煤气炉温度点控制等有一定的关系。笔者曾调研过某使用型煤企业的集尘器灰量变化:采用全部山西无烟块煤300 t/d时集尘器灰量4t/d:正常生产中掺烧型煤80t/d时集尘器灰量14~16t/d,最好记录9~10t/d;运行中炉子上行温度大于320℃时集尘器灰量20~23t/d,最多达到28Vd,可见原料的加工程度、型煤质量、工艺条件选择和控制对合成氨生产消耗影响的严重程度。 1.4 原料固定碳含量对合成氨生产原料煤耗的影响 近年来由于煤炭价格的不断大幅升高,各企业加大了掺烧型煤、低固定碳煤、高硫煤的比例,并在造气工艺条件和设备改造上不断下功夫,使造气废渣的可燃物发生了很大变化,目前大部份炉渣可燃物小于20%,部份较好的企业已经达到13%~18%,这个数值将比2000年相比低10%左右。近年来煤炭紧张,价格飞速上扬,煤炭市场出现了质次价高,因而采用低固定炭为原料的企业在迅速增加,这将加大了煤气发生炉的产渣量,同时整体渣中的可燃组分是增加的,目前虽然进行了三废炉或者沸腾炉以及流化床锅炉等装置的回收利用,达到吃光用尽,但是原料煤质量对消耗(以及气体中惰性气含量和该气体再影响系统有效组份利用)还是受到了影响。 2 脱碳岗位对合成氨生产原料煤耗的影响 2.1 在脱碳工序对合成氨生产原料煤耗的主要影响是脱碳闪蒸气,闪蒸气有效气体的数量和回收气体量的多少,主要决定于碳丙脱碳中闪蒸压力和脱碳液的温度。其压力愈高,则气量愈少,压力愈低,其气量愈大;其可以回收热量的多少是由闪蒸气在合成氨生产工艺中回收的方法决定的,有些企业直接将该气体送压缩机进行回收;也有的进行变压吸附分别回收氢和二氧化碳气体;还有的企业将其送碳酸氢铵生产装置进行二氧化碳气体利用后,氢氮气送压缩机进行回收作为生产合成氨的原料或作为三废炉的能源等。总之:其有效组份愈多,回收用于合成氨生产的意义愈大,对于降低合成氨生产原料煤耗作用愈重要。 3 醇弛放气及其铜洗再生气的回收 在合成氨原料气的精制过程中,不论是采用联醇生产工艺,还是醇烷化生产工艺或是铜洗工艺,均有一些生产过程的有效气体回收和利用,比如传统的铜洗工艺,其再生气的回收量与变换气中的一氧化碳、脱碳后净化气中二氧化碳含量有直接关系,还与铜洗工序到脱硫工序的管道距离、净氨效果、回收再生气的管径、吹除周期、吹除时间、企业生产管理水平等有很大关系,都将影响其有效气体的回收量。又如联醇生产中洗醇液槽实行带压运行,并回收稀醇解吸气用于合成氨生产,避免稀醇解吸气直接放空和洗醇塔液位低时跑气等情况下造成生产原料煤消耗升高。 4 氨合成岗位合成氨生产原料煤耗的影响 4.1 主要是指氨合成生产过程中随着触媒使用时间的延长,甲烷含量变化,对系统弛放气量和放空气影响较大,以上两气是否进行氢气的回收用于合成氨生产原料气,对降低原料煤耗发挥很大作用。 4.2 在实际生产中,除考虑造气工序外,系统甲烷含量的控制和以下因素有关: (1)使用的原料决定于原料的挥发份含量,如采用优质山西无烟煤,则其挥发份在5%~7%:使用兰炭,则挥发份在9%~12%:使用型煤,则根据型煤的生产工艺不同,其挥发份在7%~10%之间者居多。半水煤气中的甲烷含量变化相差很大,有的企业在0.5%~0.6%,有的在1.3%~1.5%,这将使系统的放空量发生很大变化。 (2)在氨合成岗位氨合成触媒活性愈好,其系统的氢气和氮气生成氨的转化率愈高,反应热总量大,系统易于维持热平衡,其放空气愈少,反之一样。这说明一般情况下,氨合成岗位的触媒活性高,放空气愈少; (3)生产管理水平、员工操作素质、操作技术水平等有关,对于合成氨生产原料煤耗的影响很大,因而应引起高度重视。 5 生产运行管理中其它因素对合成氨生产原料煤耗的影响 5.1 在合成氨生产组织中,装置系统开停车是不可避免的事,但是开停车次数的多少和装置运行周期的长短,不仅标志着生产管理水平的高低,同时每次开、停车虽然进行了气体的循环回收,但是生产原料气还是不能全部回收造成很大浪费和污染,尤其是触媒的原始开车升温还原因时间长,造成的消耗对合成氨生产原料煤耗的影响是比较大的。特别是触媒使用周期短的企业更加严重,以及压缩机因 气体净化 条件差、原料内在质量的影响净化难度大或者因维修质量等诸多因素的影响,造成更换活门频繁更换、设备本身维修精度和技术要求不达标等原因造成压缩机开、仃频繁,使原料气消耗增加,对合成氨生产原料煤耗有一定的影响。 5.2 各岗位的气体分析取样管的管径设置和取样置换及回收方式、系统循环氢的指标稳定控制及系统甲烷含量的控制均是有效气体的合理利用,也是影响生产消耗的因素。 5.3 在合成氨生产中,气体的油水分离和排油水是各工序的基本操作内容,但是在排油水的操作中也伴随着气体的夹带和回收。压缩机岗位的排油水集中回收,其它工序在排油水中,通过改进排油水的方式进行夹带气体的有效回收,不仅能节省有效气体,而且在油水回收中利于清污分流和环保排污治理。 5.4 生产中自用氨的用量管理和回收,氨产量计量准确度对合成氨单位产品能耗的影响、产品量倒算法计算氨产量时次肥量、产品生产氨耗量(氨的利用率)对氨总量产生的影响、液氨销售时计量的准确度和销售液氨时减压气氨的利用和回收对氨总量产生的影响都将对合成氨生产原料煤耗有一定的影响。 以上工序在合成氨生产过程中都对原料消耗产生影响。由于目前中小合成氨生产企业所选用的流程、使用的原料和气体净化工艺的限制,原料煤的消耗对成本产生直接较大的影响。因而,在当前煤炭紧张、质次价高等情况下,重述合成氨生产过程中各工序对原料煤耗的影响,对于加强生产管理、杜绝跑冒滴漏、提高有效气体和热量回收、减少原料煤耗、降低生产成本、减少污染,提高经济运行质量将发挥一定的作用。 查看更多 0个回答 . 2人已关注
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简介
职业:佛山市金辉高科光电材料有限公司 - 技术员(储备干部)
学校:西华大学 - 理化学院
地区:四川省
个人简介:不达成功誓不休。查看更多
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