脱硫系统放空天然气的回收利用

[摘 要] 对合成氨装置开车时脱硫系统放空天然气的回收利用进行了可行性和技术措施分析，并对川化股份有限公司300 kt／a合成氨引进装置实施此技术改革的效益进行了估算。

[关键词] 脱硫系统；天然气；回收；利用

当前国内以天然气为主要原料的大型合成氨厂在装置大修、中修、事故AA级和A级停车后，装置恢复生产过程中，脱硫系统均采用天然气对氧化锌催化剂进行升温，升温用后的天然气直接放空。在天然气资源紧缺的今天，天然气放空不仅增加氨厂的开车成本，而且浪费资源、污染环境。因此，采用合理的技术措施回收氨厂开车放空天然气很有必要。

1 脱硫放空天然气回收利用的可行性和技术措施分析

1．1可行性分析

氨厂回收利用的天然气必须满足未混有对设备和工艺原料有害的组分，且投资少、操作调控简易。

原氨厂开车脱硫系统升温放空天然气流程为：原料天然气首先进入原料气压缩机，压力升至要求后进入开工加热炉升温，然后进入脱硫系统对催化剂进行升温，出脱硫系统的天然气直接放空。

通过分析我们认为，在整个工艺过程中，原料天然气的压力和温度有所升高，而原料天然气组分中的硫随着脱硫系统催化剂层温度的升高逐渐减少，而硫是原料气中首要的有害成分，除此之外，放空天然气的其他组分未变。因此，脱硫放空天然气完全可以回收利用。

1．2技术措施分析

放空天然气从组分上看既可用作燃料气，又可用作原料气，虽然将其直接引入燃料气管线作为燃料气使用流程简单、投资少，但开车过程中，燃料气和放空量均为变量，要做到既保证放空天然气全部回收利用，又保证燃料气系统工艺运行稳定，则调节难度较大，工艺实际操作比较难实现。因此，我们认为，将放空天然气回收送入原料天然气压缩机，形成封闭式循环运行是最好的选择。具体流程示意见图l(图中粗线部分为新增工艺管线和设备)。

图1 脱硫放空天然气回收利用流程示意

102-J—原料气压缩机；103-B—原料气加热炉；101-D—加氢器；102DA/B—脱硫槽；1160-C—回收天然气换热器；102-F—变换气分离器

本次流程改造的目的是减少开车过程中天然气的放空消耗，有效缩短脱硫系统再升温时间。在一段转化炉(101-B)及高变系统氮气循环升温结束后，将氮气循环路线由变换气分离器(102-F)出口切换至脱硫槽(102-DA/B)出口，通过回收天然气换热器(1160-C)调整回收天然气的温度，并通过原料气开工压力调节阀PCV-1B控制回收天然气的压力后，将回收天然气返回原料气压缩机(102-J)进口，102-J不再停车，原料气加热炉(103-B)也不必熄火。

2 技改实施

本次300 kt/a合成氨引进装置脱硫放空天然气回收利用改造新增了回收天然气换热器(1160-C)，用以调控回收天然气的温度(<40℃)；还新增了天然气置换小副线，用于氮气通过102-J出口缓慢放空的同时补充天然气进行置换，确保原料天然气流量保持不变，放空置换合格后，脱硫放空天然气通过原料气开工压力调节阀PCV-1B控制压力后返回原料气压缩机102-J进口，实现封闭循环运行。为了减少投资，本次改造新增的工艺管线、调节阀等尽可能利用了装置原有的，包括：利用部分系统氮气循环升温管线将放空天然气送入原料气压缩机分离缸；利用原有的原料气调节阀作为回收天然气的压力调节阀。整个改造总投资约26万元。

3 效益估算

按年停车4次、每次放空8 h、放空天然气量20000m3/h计，技改实施后，每年可减少放空天然气损失640000m3，天然气价格按1.3元/m3计，改造后每年可节约生产成本83.2万元。

4 结论

在合成氨系统的开车过程中，将脱硫升温的放空天然气全部回收到原料气压缩机中形成封闭式循环升温，能满足脱硫升温系统开车的工况和进度要求，调节、操作简单，不影响合成氨装置开车的其他工况，可减少大量的天然气放空，不仅具有较好的经济效益，而且减少了天然气排放带来的环境污染，还能在天然气供应日趋紧张、民用气和工业用气矛盾突出的情况下，缓解供气矛盾，具有较好的社会效益，应在氨厂中推广应用。