天脊集團合成氨裝置增產節能改造紀實
天脊煤化工集團是我國最早引進以煤為原料、采用現代煤氣化技術生產合成氨的企業。裝置原設計產能為30萬噸，于上世紀80年代從德國成套引進，采用魯奇碎煤加壓氣化、耐硫變換、低溫甲醇洗、液氮洗、甲烷轉化及托普索氨合成等工藝技術。20多年來，原裝置工藝技術已顯落后，能耗高，“三廢”沒有得到有效治理，運行可靠性差，裝置生產能力無法滿足企業發展對合成氨的需求，液氨缺口每年達到15萬噸左右。為此，天脊集團決定在洋裝置上實施外科手術式的改造，這一舉動當時引起國內外專家的極大關注。
針對碎煤加壓煤氣化存在的問題，工程技術人員從優化工藝操作、改進材料材質、強化運行維護等多方面進行技術攻關，最終實現了單爐產氣量提高10%以上、四爐并運率超過95%的目標。針對原裝置采用的低溫甲醇洗和液氮洗聯合凈化工藝，工程技術人員開發應用了變壓吸附脫碳提氫新工藝，與原低溫甲醇洗、甲烷蒸汽轉化裝置有機結合，創新了大型煤制合成氨工藝流程配置。
原變換裝置變換率低，是系統能耗較高的主要原因之一。要實現裝置增產節能目標，必須大幅提高變換率，但變換率提高后，打破了原裝置的冷量平衡。天脊技術人員開發了尾氣循環補冷技術，巧妙地規避了改造液氮洗設備的技術風險，簡便易行，節約了投資，在降低系統能耗的同時，實現了系統冷量平衡和正常運行。針對原裝置設計理念和工藝技術相對落后，許多關鍵設備反應效率低、處理能力差、能耗高的問題，技術人員將大量老式陳舊內件改為高效節能內件，并對相應的工藝流程進行了重新調整配置，提高了反應效率和處理能力，降低了系統能耗。
碎煤加壓氣化產生的煤氣水如何徹底處理，是公認的世界難題，也是魯奇、薩索爾等國內外煤化工公司一直研究探索的課題。天脊工程技術人員通過對煤氣水處理流程進行創新再造，提高了對煤氣水中固體雜質、焦油、輕油的分離效率，降低了對后續系統的影響。他們開發了煤氣水中壓汽提技術和煤氣水逆流洗滌新工藝，新增了膜生化處理和反滲透處理裝置，使煤氣水得到深度處理和循環利用。另外，天脊合成氨產生的含硫尾氣比較特殊，是高二氧化碳、低硫化氫氣體，氣量大、壓力低，國內外沒有現成的處理技術。為此，天脊工程技術人員利用超重力技術，使硫化氫廢氣得到有效治理，實現了達標排放。
經過科研人員的持續攻關，天脊合成氨增產節能改造技術的開發與集成應用不僅使合成氨這一傳統工業的技術水平得以提升，使碎煤加壓氣化成為最成熟可靠的煤氣化技術之一，而且還能適應我國相對富煤、缺油、少氣的能源結構特點，促進現代新型煤化工的發展。目前，天脊的碎煤加壓氣化、煤氣水綜合處理，吸附凈化與吸收凈化相集成技術等成果已在國內多個煤化工項目中推廣。
