合成氨一段炉投料优化.pdf

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1、化工设计通讯合成氨与尿素第42卷第4期ChemicalEngineeringDesignCommunicationsAmmoniaandUrea2016年4月合成氨一段炉投料优化朱致欣（四川大学化学工程学院，四川成都610065）摘　要：对投料过程的影响因素和操作中存在的问题进行分析，提出一段炉投料优化的方法，以达到较好的经济效益。关键词：一段炉；投料；优化中图分类号：TQ052.6文献标志码：B文章编号：1003–6490（2016）04–0003–02AmmoniaReformerFeedOptimizationZhuZhi

2、-xinAbstract：Thefeedingprocessfactorsandoperationoftheexistingproblemsisanalyzed，andreformerfeedoptimizationmethodstoachievebettereconomicbenefits.Keywords：reformer；feed；optimization天华公司合成氨装置一段炉采用的是布朗工艺的侧烧炉，并根据一段炉温度变化情况调整燃料等相关参数。这种操作是合成氨装置的关键设备之一。一段炉的投料是开车过程中方法最大的问题是

3、操作人员不知道投料量是多少，由于一段的一个重要操作，其操作因为可变参数多而变得复杂繁琐，炉温度响应滞后，相关操作存在盲目性，常常是越操作越乱，实际生产中其操作过程常常存在一些问题，甚至出现过多次导致系统大幅波动，甚至出现超温事故。操作中主要存在以超温事故。现就一段炉投料过程进行分析探讨，寻找一个较下问题：为优化的投料方法。（1）催化剂升温未稳定就急着投料，使一段炉投料量、1一段炉流程简介反应情况、加燃料量不好分析把握，温度自然难以稳定控制。经过V5脱硫后的天然气与由FC-101控制的中压蒸汽混（2）投料温度过高，使温度控制范围较

4、窄，易出现超温合，使水碳比FFY-101控制在2.7。混合气在高温变化炉R-2事故。出口气换热器E-10中换热，被加热到415℃后，在一段炉对（3）投料速度和加燃料速度把握不当，常常投料过快，流段的混合原料气盘管中进一步加热至545℃后，压力PI-6为有时甚至开V5出口阀的同时主控又在关HV122放空阀，使得3.31MPa，经上集气管和上猪尾管分配进入竖琴排列的一段在几分钟内必须大幅快速加燃料，因为一段炉温度响应要滞炉催化剂列管。一段转化气经下集气管出来的温度TI-111为后2min左右，操作只有凭经验和感觉，具有盲目性，导致一

5、695℃，其床层压差PDI-492为250kPa，残余甲烷AI-105为段炉温度难以控制稳定，常常不高就低，大幅波动。29.36％（干基）。一段转化气经输气总管送入二段炉R-1顶部。（4）边投料边提后系统压力，导致进入一段炉反应气量燃料气由PC-170控制送到燃烧器燃烧。减少，有的甚至还在加燃料、增点烧嘴，使一段炉温度快速2一段炉转化基本原理升高，造成超温。工艺蒸汽和天然气在镍催化剂作用下发生反应，生成氢（5）用改变工艺蒸汽流量来调温度，往往越调越乱。而气和碳氧化合物。且水碳比过低，催化剂有析碳的危险，过高又会导致催化剂主反应如

6、下：CH4+H2O=CO+3H2ΔH298=-206.4kJ（1）氧化。CO+H2O=CO2+H2ΔH298=+41.2kJ（2）4一段炉投料优化方法甲烷蒸汽转化反应（1）是强吸热体积增大过程，变换反4.1操作优化应（2）是中等放热反应，总过程变现为强吸热体积增大过程，4.1.1严格控制投料条件其热量是由转化管外天然气和废气燃烧提供的。①打开HV101约50％开度，这种蒸汽置换将可防止工艺对于新催化剂或者钝化了的催化剂，投料过程存在以下气与空气接触发生燃烧或者爆炸等。还原反应：②天然气在V5出口放空，TI456≧250℃，分析V

7、5出口-6NiO+CH4=3Ni+CO+2H2O（3）总硫≤0.2×10，防止投料后催化剂中毒。NiO+H2=Ni+H2O（4）③蒸汽升温结束，一段炉出口温度（TI-111）约650℃，NiO+CO=Ni+CO2（5）FC101在30t/h左右，PC117在1~1.2MPa，TC259在280~300℃，（3）是强吸热反应，（4）、（5）反应热效应都很小，不会并且各参数相对稳定。引起较大的温度变化。总的来说，不管是已经还原的催化剂④炉膛负压PC167控制在约-50Pa，燃料压力PC170在3还是新催化剂，开车投料过程都是强吸热过

8、程，需要外面提50kPa，FI-175约1500m（标）/h。供热量来维持反应进行。4.1.2统一规范指挥3投料过程的影响因素和操作中存在的问题投料操作的好坏关键在各项工作的协调有序进行，整个3.1投料过程的影响因素过程应由当班班长按要求统一规范的指挥，车间领导