當(dāng)前國(guó)內(nèi)以天然氣為主要原料的大型合成氨廠在裝置大修、中修、事故AA級(jí)和A級(jí)停車后，裝置恢復(fù)生產(chǎn)過程中，脫硫系統(tǒng)均采用天然氣對(duì)氧化鋅催化劑進(jìn)行升溫，升溫用后的天然氣直接放空。在天然氣資源緊缺的今天，天然氣放空不僅增加氨廠的開車成本，而且浪費(fèi)資源、污染環(huán)境。因此，采用合理的技術(shù)措施回收氨廠開車放空天然氣很有必要。
1 脫硫放空天然氣回收利用的可行性和技術(shù)措施分析
1．1可行性分析
氨廠回收利用的天然氣必須滿足未混有對(duì)設(shè)備和工藝原料有害的組分，且投資少、操作調(diào)控簡(jiǎn)易。
原氨廠開車脫硫系統(tǒng)升溫放空天然氣流程為：原料天然氣首先進(jìn)入原料氣壓縮機(jī)，壓力升至要求后進(jìn)入開工加熱爐升溫，然后進(jìn)入脫硫系統(tǒng)對(duì)催化劑進(jìn)行升溫，出脫硫系統(tǒng)的天然氣直接放空。
通過分析我們認(rèn)為，在整個(gè)工藝過程中，原料天然氣的壓力和溫度有所升高，而原料天然氣組分中的硫隨著脫硫系統(tǒng)催化劑層溫度的升高逐漸減少，而硫是原料氣中首要的有害成分，除此之外，放空天然氣的其他組分未變。因此，脫硫放空天然氣完全可以回收利用。
1．2技術(shù)措施分析
放空天然氣從組分上看既可用作燃料氣，又可用作原料氣，雖然將其直接引入燃料氣管線作為燃料氣使用流程簡(jiǎn)單、投資少，但開車過程中，燃料氣和放空量均為變量，要做到既保證放空天然氣全部回收利用，又保證燃料氣系統(tǒng)工藝運(yùn)行穩(wěn)定，則調(diào)節(jié)難度較大，工藝實(shí)際操作比較難實(shí)現(xiàn)。因此，我們認(rèn)為，將放空天然氣回收送入原料天然氣壓縮機(jī)，形成封閉式循環(huán)運(yùn)行是最好的選擇。
102-J—原料氣壓縮機(jī)；103-B—原料氣加熱爐；101-D—加氫器；102DA/B—脫硫槽；1160-C—回收天然氣換熱器；102-F—變換氣分離器
本次流程改造的目的是減少開車過程中天然氣的放空消耗，有效縮短脫硫系統(tǒng)再升溫時(shí)間。在一段轉(zhuǎn)化爐(101-B)及高變系統(tǒng)氮?dú)庋h(huán)升溫結(jié)束后，將氮?dú)庋h(huán)路線由變換氣分離器(102-F)出口切換至脫硫槽(102-DA/B)出口，通過回收天然氣換熱器(1160-C)調(diào)整回收天然氣的溫度，并通過原料氣開工壓力調(diào)節(jié)閥PCV-1B控制回收天然氣的壓力后，將回收天然氣返回原料氣壓縮機(jī)(102-J)進(jìn)口，102-J不再停車，原料氣加熱爐(103-B)也不必熄火。
2 技改實(shí)施
本次300 kt/a合成氨引進(jìn)裝置脫硫放空天然氣回收利用改造新增了回收天然氣換熱器(1160-C)，用以調(diào)控回收天然氣的溫度(<40℃)；還新增了天然氣置換小副線，用于氮?dú)馔ㄟ^102-J出口緩慢放空的同時(shí)補(bǔ)充天然氣進(jìn)行置換，確保原料天然氣流量保持不變，放空置換合格后，脫硫放空天然氣通過原料氣開工壓力調(diào)節(jié)閥PCV-1B控制壓力后返回原料氣壓縮機(jī)102-J進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)封閉循環(huán)運(yùn)行。為了減少投資，本次改造新增的工藝管線、調(diào)節(jié)閥等盡可能利用了裝置原有的，包括：利用部分系統(tǒng)氮?dú)庋h(huán)升溫管線將放空天然氣送入原料氣壓縮機(jī)分離缸；利用原有的原料氣調(diào)節(jié)閥作為回收天然氣的壓力調(diào)節(jié)閥。整個(gè)改造總投資約26萬元。
3 效益估算
按年停車4次、每次放空8 h、放空天然氣量20000m3/h計(jì)，技改實(shí)施后，每年可減少放空天然氣損失640000m3，天然氣價(jià)格按1.3元/m3計(jì)，改造后每年可節(jié)約生產(chǎn)成本83.2萬元。
4 結(jié)論
在合成氨系統(tǒng)的開車過程中，將脫硫升溫的放空天然氣全部回收到原料氣壓縮機(jī)中形成封閉式循環(huán)升溫，能滿足脫硫升溫系統(tǒng)開車的工況和進(jìn)度要求，調(diào)節(jié)、操作簡(jiǎn)單，不影響合成氨裝置開車的其他工況，可減少大量的天然氣放空，不僅具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，而且減少了天然氣排放帶來的環(huán)境污染，還能在天然氣供應(yīng)日趨緊張、民用氣和工業(yè)用氣矛盾突出的情況下，緩解供氣矛盾，具有較好的社會(huì)效益，應(yīng)在氨廠中推廣應(yīng)用。
