30万吨以上天然气原料合成氨装置能效对标最佳实践报告.doc
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30万吨以上天然气原料合成氨装置能效对标最佳实践报告
2014/12/111:
01
页面内容
30万吨以上天然气原料合成氨装置能效对标最佳实践报告
——中国海油中海化学
一、合成氨装置基本情况
1、装置概况
表1 装置概况表
序号
参 数
1
生产规模（104t/a）:
45
2
建成年代:
2003年10月
3
设计原料类型:
天然气
4
原则工艺流程:
KBR（工艺流程简图见下图1）
5
合成氨单位产品综合能耗（设计,kgce/t）:
0.9245
6
其他:
图1.1合成氨装置工艺简图
2.重点耗能设备概况
表2 转化炉概况表
序号
参数
单位
数值
1
设计热负荷
MW
162.17
2
设计排烟温度
℃
170
3
设计热效率
%
88.2
表3 大型压缩机组概况表
序号
机组名称
设计流量
Nm3/h
设计
轴功率
MW
设计压缩机
效率
%
驱动方式
设计电动机或透平效率
%
1
102J/JT
74598
2.216
79.33%
蒸汽透平
87.18%
2
101JGT
112432
16.900
86.04%
燃汽透平
94.55%
3
103J/JT
28642kg/h
15.153
79.31%
蒸汽透平
87.16%
4
105J/JT
82342kg/h
5.819
84.75%
蒸汽透平
93.13%
注：
驱动方式包括电动机、透平。
表4 大型泵概况表
序号
泵名称
设计
流量
m3/h
设计
扬程
m
设计
轴功率
kW
设计电动机功率
kW
设计泵
效率
%
设计电动机效率
%
1
104J/JT
322
1570
1650.3
1874
78
92
2
107JC/JCM
1463
351
1744
1950
90.9
92
3
107JA
1463
218
1745
1918
90.9
90.9
4
107JAHT
3110
218
1745
5
107JB/JBT
1463
351
1744
1918
90.9
90.9
6
108J/JT
462
424
693.2
763
90.9
90.8
7
108JA/JAM
462
424
693.2
770
90.9
90
二、合成氨装置运行情况
1.装置运行情况
表5 装置运行情况表
序号
工序名称
参数名称
单位
数值
1
装置总体
装置负荷
%
92.2
合成氨单位产品综合能耗
kgce/t
1.047
能耗实物构成
天然气-电力
8.56亿、1173万度
2
原料气
制备
（固体燃料造气工艺）
水煤气转化率
%
氧气浓度
vol%
氧气单耗
Nm3/Nm3
水蒸汽单耗
t/t
气化温度
℃
气化压力
MPa（A）
3
原料气
制备
（烃类造气工艺）
水碳比
t/t
1.41
转化温度
℃
723
转化压力
MPa（A）
4
空速
s-1
6683
4
原料气
净化
一段变换温度
℃
350
二段变换温度
℃
205
变换水碳比
t/t
变换汽气比
t/t
0.47
变换压力
MPa（A）
3.8
脱硫温度
℃
383
脱硫压力
MPa（A）
4.62
5
氨合成
合成压力
MPa（A）
13.3
合成温度
℃
474.23
合成塔空速
s-1
7013
合成反应温升
℃
228.68
进塔氨含量
%
3.06
冷冻温度
℃
-3.7
循环气氢氮比
mol/mol
3/1
注：
（1）能耗实物构成说明能源及耗能工质类型及消耗量。
（2）原料气制备部分根据仅填写对应原料类型的造气工艺参数。
2.重点耗能设备运行情况
表6 转化炉运行情况表
序号
参数
单位
数值
1
热负荷
MW
149.53
2
排烟温度
℃
160
3
热效率
%
4
烟气氧含量
vol%
2.4
表7 大型压缩机组运行情况表
序号
机组名称
实际轴功率
MW
实际压缩机效率
%
实际透平或电动机
效率
%
1
102J/JT
2.021
86.99%
95.59%
2
101JGT
16.900
86.04%
94.55%
3
103J/JT
15.153
82.72%
90.90%
4
105J/JT
5.819
82.72%
90.90%
表8 大型泵运行情况表
序号
泵名称
实际轴功率
kW
实际电动机
功率
kW
实际泵效率
%
实际电动机
效率
%
1
104J
蒸汽透平驱动
2
104JA
长期备用
3
107JC/JCM
长期备用
4
107JA
水力透平驱动
5
107JB
蒸汽透平驱动
6
108J
蒸汽透平驱动
7
108JA
长期备用
三、提升装置能效水平采取的技术及管理措施
1.节能新技术应用及节能技术改造情况
中海石油化学股份有限公司海南基地富岛二期（以下简称富岛二期）年产45万吨合成氨装置采用美国KBR公司的深冷净化技术（简称KBR工艺）设计而成，具有节能、运行稳定、操作简单以及快速开车等特点。
KBR工艺采用下列步骤，原料天然气压缩、加氢脱硫、烃类蒸汽转化（外热一段炉蒸汽转化、内热二段炉转化）、两段一氧化碳变化（高低变）、二氧化碳脱除、甲烷化、深冷净化、氨合成、氨冷冻。
该工艺是在原凯洛格工艺和布朗工艺组合的基础上，经过进一步改进而成。
KBR工艺的节能措施
KBR工艺主要采用了如下节能措施，较高的转化压力、低水碳比、燃气轮机驱动工艺空气压缩机、二段炉加过量空气、低热MDEA脱碳工艺、深冷净化装置、三段中间换热式卧式合成塔、双壁液氨储罐、高温高压的过热蒸汽管网、较低的一段炉烟气排放温度。
投入运行以后，又相继实施了三个较大的节能技术改造项目：
1、氨增压机105J1节能降耗技术改造子项目；
2、脱碳换热器双系列技术改造子项目；
3、放空天然气回收利用子项目。
以上项目均已实施完毕投入运行，共实现节能10025吨标准煤/年，同时可使公司增产氨5669吨。
取得了良好的经济效益和社会效益。
2.运行优化及实施情况
富岛二期运行以来，以装置安稳长满优为最佳方式、打破传统管理模式，实行扁平化管理，以运行队为管理重心，及时有效协调合成、尿素、公用工程、机电仪等资源，突发状况密切配合，以装置生产稳定为重点搞好预防性和临时检修；不断优化工艺参数，加强精细化管理，确保工艺指标合格率达到99.5%以上，确保各项消耗在控制指标之内，不浪费、不跑料；蒸汽冷凝液、工艺冷凝液确保品质合格，及时回收到公用工程；实行有效的激励政策，加强生产成本考核，发挥各部门、各员工的积极性、主动性；起到了良好效果。
3.管理节能情况
中海化学海南基地十分重视管理节能，建立了完善的能源管理体系，摸索出一套以长周期管理为核心的精细化管理模式。
在纵向上提出了从操作、技术和管理三个层面进行统筹的理念。
在横向上划分了精细化管理的三个核心阶段，即停开车、长周期运行和检维修。
在这个坐标中，提出了《关键性操作管控标准》、《开停车确认单管控标准》、《复盘管控标准》、《隐患排查与治理管控标准》、《四级巡检管控标准》、《HAZOP分析管控标准》、《风险作业管控标准》、《大修立项管控标准》、《检修质量控制卡》等管理创新和实现路径，收到了非常明显的经济和社会效益。
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