磨煤机磨盘、磨辊现场.doc

目 录2009年第一期（总107期）磨煤机磨盘、磨辊现场堆焊修复的可行性分析蒋建荣 1H22-165/320型氮氢气压缩机五、六段活塞环的改造陈玉龙莫江潘广庆 4吨氨煤气耗的影响因素及降耗措施莫江 潘广庆 兰石东 9精醇系统二塔改三塔经验总结陈玉光 15新液氨称量罐的设计樊本郑蒋继国邓何威 18浅析氯碱项目氯气处理所采用工艺方案韦其兴 21煤棒挤压机的电气改造周继锋 29谈谈精醇库区的安全管理陈玉光 35编委：麦长华肖泽群覃秀凤王伟英林永新杨柳琼黄湛伍英芳李兆军 黄宝蒋玲 温剑风 陆汉模 罗立新 李剑红蒙郭江编辑：钟宏梅黄积候叶美玲39磨煤机磨盘、磨辊现场堆焊修复的可行性分析建安分厂 蒋建荣磨煤机是柳化“粉煤气化技术”生产设备中磨制煤粉的主要设备，其磨盘、磨辊在使用过程中由于磨料在其表面的相对运动、挤压造成磨损，尤其是煤中夹杂的硬度高的杂质使磨煤机磨盘表面局部造成严重磨损，成为磨煤机正常运转的重大障碍。如果磨盘、磨辊因磨损而整体更换，几乎每台每两年就要更换一次，每台套配件购买就需要百万余元。而且需要大量的人力和时间去更换。如果采用堆焊技术在不拆除的情况下，利用检修时间进行现场修复（如图一），将节约大量维修成本，缩短检修时间，从而提高了生产率。由于磨煤机磨盘、磨辊的表面堆焊的是特殊耐磨金属材料，需要特殊的焊接工艺控制措施。 经过较长时间对其进行调研、学 图一 习，并查阅了相关资 料后，结合公司现有条件，利用现有设备对现场堆焊修复磨煤机磨盘、磨辊的可行性进行分析。 1磨煤机磨盘、磨辊堆焊修复填充层金属的选用 由于磨煤机磨盘、磨辊表面在生产运行过程中承受一定的冲击和强烈磨料磨损，因此需要选用既能耐磨料磨损又能承受一定的冲击载荷的堆焊层金属。耐磨料磨损的堆焊金属承受冲击载荷能力由弱到强的顺序是:合金铸铁、马氏体钢、奥氏体高锰钢。根据生产成本和焊接工艺控制要求，其中马氏体钢是较理想的选择。马氏体钢具有较高的硬度，屈服强度也较高，能承受中等冲击，并且可以通过调节填充金属的化学成分和相应的焊接工艺控制措施来获得。其硬度和耐磨性随C、Cr含量增高而增高。如果C和Cr含量均高，堆焊层会出现残余奥氏体，将促使韧性提高。因此，可选用含C和Cr均较高的高碳马氏体堆焊合金堆焊修复磨煤机磨盘、磨辊。2磨煤机磨盘、磨辊堆焊特点在磨煤机磨盘、磨辊堆焊马氏体组织堆焊层过程中，既具有堆焊层的合金元素被稀释和烧损，引起堆焊层耐磨性能下降，堆焊熔合区容易出现延伸性交界面，受冲击载荷时可能产生堆焊层剥离现象；热影响又会导致堆焊层及热影响区成分、组织性能等发生变化；又具有当堆焊填充层厚度较大时，焊接残余应力较大，焊接变形量大等焊接特性。因此，需要选用适宜的焊接方法和合理的焊接工艺控制措施。3堆焊焊接方法的选择由于自动堆焊与手工堆焊相比较，不仅生产效率高，劳动强度低，而且堆焊层性能稳定、可重复性也比手工堆焊好得多。需要现场修复的磨煤机磨盘、磨辊表面可由盘动电机传动调节产生有规律的圆周运动，具备自动焊条件。因此可选用自动焊方法堆焊。其中药芯焊丝CO2气保焊具有渣气联合保护，焊缝成形美观，电弧稳定性好，飞溅少且颗粒细小；焊丝熔敷速度快，比普通熔化极气保焊使用电流大，焊丝伸出长度较短，熔敷效率和生产效率均较高；通过焊剂成分的调节，可达到要求的焊缝金属化学成分，改善焊缝填充金属机械性能等优点。因此，药芯焊丝CO2气保焊是磨煤机磨盘、磨辊表面堆焊的最佳焊接方法之一。4磨煤机磨盘堆焊工艺控制措施为了保证磨煤机磨盘、磨辊堆焊层金属满足生产需要可采取以下几方面的焊接工艺措施：（1）根据需要可以选取预先堆焊过渡层或障碍层，减少堆焊层的合金元素被稀释；（2）采取多层多道堆焊、并控制层间温度，减少焊接热影响导致堆焊层填充金属及热影响区金属的化学成分、金属组织性能等变化；（3）选用药芯焊丝代替实心焊丝，通过焊剂弥补堆焊层被烧损合金元素；（4）通过焊前预热及焊后回火等工艺措施，来减少焊接残余应力集中和焊件变形量等。5堆焊焊接设备现场修复磨煤机磨盘的专用焊接设备主要有CO2 气体保护焊机、用于磨煤机磨盘、磨辊表面堆焊修复的专用焊接装置及配套使用的微电脑控制台、变频器及水冷设备等。购买该套设备需要二十余万元。如果能利用我公司现有设备进行堆焊修复，将大大地降低检修成本。经过查阅相关的资料，了解其中各个设备各自的功能和结构后，对公司现有生产设备进行了全面 图二分析。建安分厂ZD5-1250型埋弧 自动焊设备自动化程度较高，其中焊机还具有CO2气体保护焊功能，可直接利用其焊机，其控制箱再配一个可调节带动磨盘运转电机频率的变频器就可代替微电脑控制台使用；再根据磨煤机磨盘、磨辊现场修复需要自制一个可以沿水平方和垂直方向移动调节焊接机头位置的装置（见图二）。水冷系统可以用自来水或自制一个用水泵送水装置。投入使用后其自动化程度可能较专用设备稍差，但仍能满足生产需要。6经济效益 利用公司现有设备堆焊修复磨煤机磨盘、磨辊，仅维修设备一项就可以节省二十余万元的投入。与磨盘、磨辊整套更换相比，按平均每年更换一台计，可节约成本近百万元。施焊时不需要把磨盘、磨辊从磨机上拆下来，就可把自制的施焊装置安装在磨煤机内进行施焊修复，比更换磨盘的每一个扇段要简单的多，可大幅度缩短检修时间。堆焊修复后的磨盘、磨辊使用寿命比原备件的更长，又保持原有的外形尺寸，可减少备件的采购；磨损的辊套、磨盘上堆焊的耐磨层被磨损后，可以在系统计划停产检修其它设备时，经过表面处理，又可重新堆焊修复，反复使用，经济效益十分显著。堆焊修复技术作为一门学科应用已比较成熟，但在我单位大面积堆焊修复应用还比较少，尤其是磨煤机磨盘、磨辊焊接难度大的现场堆焊修复耐磨金属层。但是我们有信心在充分了解其结构原理后，运用理论指导实践，经过试验对其焊接工艺进行工艺评定，不断总结和积累经验。相信在各级领导指导和支持下，在相关部门的协助、配合下，一定能够取得满意的结果。H22-165/320型氮氢气压缩机五、六段活塞环的改造合成分厂 陈玉龙莫 江潘广庆摘 要：通过分析H22-165/320型氮氢气压缩机五、六段活塞环存在问题，提出改造的措施，运行结果表明改造效果良好。关键词：氮氢气压缩机 活塞 活塞环 改造 气阀 材料1简介H22-165/320型氮氢气压缩机（以下简称H22压缩机）是由上海压缩机厂设计制造，单机年产合成氨2 万吨，为卧式四列六级H型对称平衡型压缩机，它是目前中型合成氨装置中氮氢气压缩机的主要机型，占中型合成氨企业氮氢气压缩机总数的1/3 以上。柳化股份公司老合成氨系统共有9台H22压缩机，机器运行时间的长短直接影响合成氨的产量。活塞环是压缩机的易损件之一，活塞环工作的好坏直接影响压缩机运行的平稳。2存在的缺陷H22压缩机的一段进气压力为67kPa，六段排气终了压力达32MPa。从一段到六段的排气压力越来越大，这使活塞环的工作条件越来越恶劣，特别是五、六段的活塞环。我公司H22压缩机原来使用的五、六段活塞环主要存在缺陷及其引起的问题主要有如下几点： 活塞环使用时间短。更换一次活塞环大约使用三个月后就出现泄漏现象，使压缩机的打气量达不到设计值，这严重影响合成氨产量，并且使能耗增加； 活塞环容易断裂。原来使用的粉末冶金活塞环韧性不够，在高温高压条件下做高速往复运动容易使其产生疲劳腐蚀而断裂。断裂后的活塞环碎片散落在汽缸内使活塞产生撞缸，汽缸容易被打裂而出现安全事故。还有一些碎片被高压气体吹入出口气阀当中，气阀由于闭合受阻而产生泄漏，这使得气阀温度迅速升高，容易产生着火爆炸的危险。而且活塞环在使用三个月后，五、六段出口气阀平均每个月要更换2次左右，每次更换要停车1.5个小时以上； 粉末冶金材料的活塞环硬度较高，在高速的往复运动过程中，与汽缸套产生摩擦，容易将汽缸套磨大或者磨成椭圆，高压气体泄漏增加，影响打气量。更严重的是有时汽缸套被拉毛甚至起槽； 活塞环更换频繁，检修劳动强度大，停车时间长。每一次更换活塞环需将汽缸拆开，需要至少6名检修人员通力配合，工作时间4小时以上。3 五、六段活塞环的改造基于H22压缩机以上的缺陷，为了保证生产平稳、高产运行，必须对五、六段活塞环进行改造。针对H22压缩机五、六段高温、高压的工作条件，我们提出了以下几点改造方案。3.1活塞环材料的选择80年代以前，压缩机活塞环普遍使用铸铁材料。80年代以后随着粉末冶金工业的发展，压缩机活塞环开始使用粉末冶金。用于制造活塞环的粉末冶金为粉末冶金减摩材料，又称烧结减摩材料，通过在材料孔隙中浸润滑油或在材料成分中加减摩剂或固体润滑剂制得，材料表面间的摩擦系数较铸铁小，硬度比较高，但韧性不足。我公司的H22压缩机五、六段活塞环使用的就是这种材料，这种活塞环在高温高压条件下做高速往复运动容易使其产生疲劳腐蚀而断裂。为了克服粉末冶金活塞环的缺点，我们必须寻找新的材料来替代它。经过借鉴上海大隆机器制造有限公司的改造经验，最终我们选择了扬州长江动力设备有限公司开发的碳纤四氟新材料。碳纤四氟是碳素纤维的一种，碳素纤维在国际上被誉为“黑色黄金”，它继石器和钢铁等金属后，被国际上称之为“第三代材料”。碳素纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，用碳纤维制成的复合材料具有极高的强度，且超轻、耐高温高压、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种物品，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。3.2碳纤活塞环尺寸及使用数量的确定H22压缩机五段活塞上原来共有16道活塞环，每道活塞环外径为185mm，宽为6mm，厚7mm（18567 mm）。六段活塞上原有24道活塞环，每道活塞环外径为115mm，宽5mm，厚5mm（11555 mm）。为了使活塞环的径向也有一定的强度，我们在不改变原活塞环外径尺寸的情况下，将其宽度尺寸及厚度尺寸增加到10mm，五段活塞环尺寸变为1851010 mm，六段活塞环尺寸变为1151010 mm。确定了活塞环的尺寸，我们请专家帮忙核算每级活塞中活塞环的数量，经过计算，五段活塞只需要6道，六段活塞需要8道。3.3活塞的改造经过核算，要在五段活塞上加工6道活塞环槽，在六段活塞上加工8道活塞环槽。为了节约改造成本，我们将原来活塞上的活塞环槽进行补焊填满后，再用车床进行挖槽加工。活塞环槽的加工尺寸深为mm，宽为mm。碳纤四氟制造的活塞环径向强度不足，活塞容易下沉，使活塞环磨损加速，压缩机运行时间减少。考虑到改造后的活塞由于活塞环道数的减少，有足够的空间，我们在活塞正中位置增加一道起支撑作用的托瓦，托瓦材料为铜合金。五段活塞体改造前后的简图如图1所示，六段活塞体改造前后的简图如图2所示。3.4活塞环的装配过程及技术要求活塞环的装配过程如下：、 把活塞装到活塞杆上拧紧后，将活塞的防松保险铁装好；、 将活塞环放入汽缸内检查开口量，五段活塞环在汽缸内的开口量为4.04.5mm，六段活塞环在汽缸内的开口量为3.54.0mm；、 将开口量合格的活塞环装到活塞上，由于活塞环的径向强度不高，比较容易掰开，注意不能太过用力，防止活塞环发生变形而失去弹性。安装时相邻活塞环的开口不能在同一方向，要将它们错开；、 安装好活塞环后，用深度尺测量活塞沉入活塞环槽的深度，五、六段活塞环应沉入活塞环槽0.5mm 。然后用塞尺测量活塞环与活塞环槽的间隙，五、六段活塞环与活塞环槽的间隙为0.100.15mm ；、 测量好以后，再检查相邻活塞环开口是否错开，调整好以后在活塞上淋些润滑油，这样方便将活塞环装入汽缸中；、 用行车将汽缸体吊起，慢慢把活塞环挤入汽缸内，然后对准螺丝眼将汽缸体与压缩机机身用高压螺丝连接起来。在扳紧螺丝的时候要注意，先对称紧四颗螺丝，然后再逐一扳紧，这样避免安装不平而漏气。4改造的效果 为了不至于使生产受到太大的影响，我们先对三台H22压缩机进行了改造，经过2年的试运行证明，达到了以下效果： 压缩机的打气量、出口压力和温度等指标均达到标准； 活塞环使用时间变长。原来的活塞环大约使用3个月后就需更换，改造后的活塞环平均使用寿命达到1年，最常的达到1年半； 活塞环不容易断裂，有效保护出口气阀不受损坏。原来平均每月要更换一次气阀，现在平均10个月才更换一次，长的甚至达到14个月。 有效保护汽缸套，拆开修理时没有发现汽缸套被磨大或者磨成椭圆，更没有发现缸套起槽或者出现裂纹； 降低检修费用，减少检修人员劳动强度。每台机每年可节约检修费用58万元，增产创造效益每年每台机30万元以上。以上几点充分证明此次改造是成功的。参考文献：1 林梅等活塞式压缩机原理机械工业出版社，19872 成大先机械设计手册（第三版）化学工业出版社，1998吨氨煤气耗的影响因素及降耗措施合成分厂 莫 江 潘广庆 兰石东摘 要：从工艺上分析了影响吨氨半水煤气耗的因素，并提出了具体的工艺优化措施，降低吨氨煤气消耗。关键词： 半水煤气高压机弛放气吨氨煤气耗（半水煤气耗）是合成氨成本的一个重要考核指标，我公司考核指标为3200 Nm3/tNH3，其值的高低不仅可以反映出合成氨的成本，还可以反映出合成氨系统的设备情况、各岗位操作情况、各段气体质量、气体回收情况等。影响吨氨煤气耗的因素较多，在正常生产情况下，从造气、净化、精炼、合成到碳铵的每一个化工操作岗位及分析岗位都会直接或间接的影响吨氨煤气耗，另外，设备、仪表、电器故障也会影响吨氨煤气耗。为此，我们对影响吨氨煤气耗的因素进行探讨，以降低吨氨煤气消耗。1半水煤气质量的影响及提高其质量的方法半水煤气质量是影响吨氨煤气耗的一个重要因素，也是影响吨氨电耗及其它消耗的重要因素。半水煤气中有效气体成份为H2、CO、N2，影响半水煤气质量的因素主要有CO2、CH4、水汽、总硫等杂质气体，这些杂质成份含量高，会降低半水煤气的有效成份，使氨产量降低，吨氨煤气耗增加。1.1 影响因素分析1.1.1 CO2。半水煤气中CO2含量对氨产量、吨氨煤气耗影响较大，CO2为合成氨的无用气，需在净化和精炼工序加以脱除。我公司11机满负荷生产时，每小时处理的半水煤气量约为94600 Nm3，半水煤气中CO2含量每增加1%，吨氨煤气耗增加约32 Nm3/tNH3。1.1.2 CH4。半水煤气中CH4含量高不仅会降低半水煤气的有效成份，更主要的是使氨合成塔补充新鲜气的CH4含量增高，增加氨合成塔的弛放气量，氨合成塔补充新鲜气的CH4含量与弛放气量计算如下表： 表1：补充新鲜气CH4含量与弛放气量（除氨后）计算表新鲜气CH4（%）1.01.21.41.61.82.02.22.42.6弛放气量（m3/吨氨）7287102118134150166182199说明：弛放气CH4以19%计算从表1可看出，新鲜气中CH4含量每增加0.2%，合成塔弛放气量增加约为16Nm3/tNH3，半水煤气中CH4含量为1.3%左右。1.1.3 水汽浓度。651送出的半水煤气为饱和水汽状态，主要受半水煤气的温度影响，温度越高，饱和水汽浓度越高，水的饱和蒸汽压、水汽浓度与温度的关系见表2。表2：常压下水的饱和蒸汽压、水汽浓度与温度的关系温度（）16171819202122232425饱和蒸汽压（kPa）1.841.962.092.222.372.512.732.843.023.20水汽浓度（%）1.671.781.902.022.152.282.482.582.752.91温度（）26272829303132333435饱和蒸汽压（kPa）3.363.563.804.014.244.494.755.035.325.62水汽浓度（%）3.053.243.453.653.854.084.324.574.845.11温度（）36373839404142434445饱和蒸汽压（kPa）5.946.286.626.997.387.788.208.649.109.58水汽浓度（%）5.405.716.026.356.717.077.457.858.278.71 从表2可看出，温度越高，水汽浓度增加越大，温度从25升至30，水汽浓度增加0.94%，半水煤气耗增加约30Nm3/tNH3；温度从30升至35，水汽浓度增加1.26%，半水煤气耗增加约40Nm3/tNH3；温度从35升至40，水汽浓度增加1.6%，半水煤气耗增加约51Nm3/tNH3。1.1.4 总硫。半水煤气中总硫高除会降低半水煤气有效成份外，还对脱硫、脱碳、甲醇触媒和铜洗影响较大，特别是对甲醇触媒影响大，使触媒活性下降快，触媒层温度高，各种副反应多，粗醇产量低，触媒使用时间短，每炉触媒使用时间不到100天，粗醇产量降低及触媒更换快，会增加吨氨煤气耗。1.2 提高半水煤气质量的措施通过以上对影响半水煤气质量的因素分析，提高半水煤气质量，是降低吨氨气耗的一个重要环节。1.2.1 CO2和CH4含量主要受造气炉温影响，因此优化造气工艺操作，降低半水煤气CO2和CH4含量，可降低吨氨煤气耗。1.2.2 半水煤气温度主要受气温和造气洗气塔影响，气温影响是不可控制，但是可通过提高造气洗气塔的冷却效果来降低半水煤气的温度。1.2.3 总硫高低主要取决于原料煤的硫含量，另外，原料煤的质量也是影响产气量和气体质量的重要因素，因此提高采购原煤质量，是提高氨产量，降低吨氨煤气耗的第一环节。2高压机的影响及应对措施2.1 水冷器倒气高压机一、二、三段水冷器及平衡段水冷器为列管式换热器，容易倒气，即压缩后的气体漏到冷却水中。高压机水冷器多，倒气机率大，若倒气大，对氨产量、吨氨气影响大。因此，及时判断、发现倒气的水冷器，并及时修理，及时消除压盖、顶丝、填料漏气，可减少气体损失，提高产量，降低吨氨半水煤气耗。2.2 气体回收各台高压机气体回收情况，对吨氨煤气耗影响大，高压机排油水，开停车较多，加上卸载阀、排油水阀内漏，若不将气体回收，会使吨氨煤气耗增加50100Nm3，因此，在正常生产中和开停车过程中水柱不高时，均要回收气体。3甲醇塔的影响及措施3.1 粗、淡醇弛放气回收正常生产时我公司每小时粗醇产量约为5吨，粗、淡醇弛放气量每小时约为300Nm3，粗、淡醇弛放气中的CO+H2含量为70%以上，影响吨氨煤气耗12Nm3。分厂已将粗、淡醇弛放气全部回收，并确保正常回收，降低吨氨煤气耗。3.2 粗醇产量每吨粗醇耗原料气约为2200Nm3，每吨氨耗原料气约为2635Nm3，相比之下，每吨粗醇耗原料气比每吨氨耗原料气要低435Nm3，而且生产粗醇不需放弛放气，因此，提高粗醇产量，可以降低吨氨煤气耗。4合成塔的影响及措施4.1 进塔气CH4含量合成塔是影响吨氨煤气耗的关键之处，我公司三个塔的操作、进塔气CH4的控制对吨氨煤气耗有较大影响，进塔气CH4含量越低，弛放气量越大，进塔气CH4含量与弛放气量计算如表3。表3：进塔气CH4含量与弛放气量计算表进塔气CH4（%）141516171819202122弛放气量（Nm3/tNH3）172160150142134127120115109说明：补充新鲜气CH4含量1.8%计算，弛放气量为除氨后的量进塔气CH4含量低不仅使弛放气量大，还会降低氨产量，使吨氨煤气耗高。造成进塔气CH4含量低、弛放气量大的主要原因有：原因分析采取措施弛放气排放量控制不当提高进塔气CH4含量，减少弛放气量氨分离器跑气严格操作，杜绝氨分离器跑气填函气漏大及时消除漏气，循环机填函气漏大时，及时修理三个合成塔调节不当调节好三个合成塔的负荷，优化操作4.2 硅胶再生气回收透平循环机的硅胶干燥器510天倒用一次，进行再生，用六段气再生，每小时用气约150Nm3，小硅胶再生需4小时左右，大硅胶再生需10小时左右。硅胶再生频繁，用气量大，对氨产量影响较大。为此，对再生气回收，可降低吨氨煤气耗。我公司从2003年9月开始，每次再生硅胶时，均将再生气回收到高压机一段出口。4.3 氨塔的塔后吹除气是否全部经弛放气管去碳铵或去膜回收有两种情况塔后吹除气不能全部经弛放气管去碳铵。一种是：一个氨塔触媒还原，另两个氨塔生产时，为维持高氢还原和较高的生产负荷，塔后需排放的气量较大，弛放气总管压力超标，为确保安全，部分气体只能直接从塔后放空到大气中；另一种是：单塔卸压，另两塔负荷重，弛放气总管压力超标，卸压时气体直接放空到大气中。 5气体回收的影响及措施5.1 669再生气回收669再生气中CO+H275%，再生气量每小时为1300 Nm3左右，即每吨氨的再生气量约为50 Nm3。因此，精炼工序做好再生气的回收工作，可较大幅度降低吨氨煤气耗。5.2 碳铵H2回收一部分是回收弛放气中的H2，另一部分是回收脱碳一闪气中的H2。合成塔补充新鲜气中CH4含量高，弛放气量大，吨氨弛放气约为140Nm3，弛放气中H2含量为45%左右，即吨氨弛放出的H2约为60Nm3；脱碳一闪气中H2含量为20%左右，气量大。这两部分气体回收情况及回收气体的质量，对吨氨煤气耗影响较大，需要碳铵工序做好这两部分气体回收工作。5.3 膜回收二级尾气改回收膜回收二级尾气中H2含量约为55%，每小时流量约为1000 Nm3，回收这部分气体可在一定程度上降低吨氨半水煤气耗。6其它影响因素及措施6.1 各工序分离器跑气，设备、管线漏气半水煤气从651送出到氨合成塔，经过的设备、管线多，分离器多，任何一处漏气或排液、排油水时跑气都会增加吨氨煤气耗。增强各化工岗位操作操作人员责任心，按时巡检，对查出的漏气缺陷及时消除，做到排液、排油水时不跑气，可降低吨氨煤气耗。6.2 设备问题设备泄漏或因设备问题需停车卸压修理，都会增加吨氨煤气耗。加强设备管理，确保设备长周期运行，减少开停车次数，可降低吨氨煤气耗。6.3 大幅度停车大幅度停车，卸压放空，损失的气体多，吨氨煤气耗必将大幅上升，要杜绝此类事故发生。6.4 各环节的重视程度公司对与半水煤气消耗有关的单位制订更为科学细致的量化考核机制，使各单位、各环节都高度重视，最大限度避免原料气的浪费和泄漏，是降低吨氨煤气耗最有效的措施之一。6.5 煤气计量表的准确性计量部门形成定期校表的的制度，确保计量准确，以便反映真实消耗水平。参考文献：1 杨春升 韩福顺等.中小型合成氨厂生产操作问答M.化学工业出版社.2004.2 梅安华. 小型合成氨厂工艺技术与设计手册. 化学工业出版社.1996-02.3 中国石化集团上海工程有限公司 编. 化工工艺设计手册.化学工业出版社.2003-8-1.4 刘光启.化学化工物性数据手册（无机卷）（精）.化学工业出版社.精醇系统二塔改三塔经验总结合成分厂陈玉光摘要：本文对精醇系统由二塔精馏工艺改造为三塔精馏工艺的经验进行了总结，对预精馏塔、主精馏塔、加压精馏塔的改造内容进行了叙述。关键词：二塔精馏 三塔精馏 加压塔柳州化工股份有限公司有两套精醇系统，均为两塔精馏工艺，单套系统设计生产能力为14千吨/年。08年初，根据精醇市场销售形势，我公司决定扩大精醇系统生产能力，将一套二塔精馏系统改造为三塔精馏系统，单套精醇系统生产能力提高到50千吨/年。1精醇系统改造思路单套精醇系统年产量由14千吨提高到50千吨，必须改变原生产工艺，在预精馏塔（简称预塔）与主精馏塔（简称主塔）之间新增加一个加压精馏塔（简称加压塔），改二塔精馏工艺为三塔精馏工艺，同时更换预塔、主塔塔板，提高单塔负荷，以达到提高产量的目的。2预塔的改造2.1预塔塔板的改造预塔原装有61层塔板，塔板间距为300mm，塔板类型为加高舌形斜孔筛板塔。需先将旧塔板整体割除，保留塔简体。割除塔板时，需注意从塔盘支撑圈与塔壁之间焊缝处割，割口要平整。新塔板为径向侧导喷射塔板，板间距扩大至400mm，共装46层。安装新塔板时，先逐层焊好塔盘支撑圈，然后将焊接时产生的焊渣须敲净清除，否则焊渣被带入系统，导致流量调节阀堵塞。塔内清理工作完成后，再逐层安装新塔盘。2.2预塔回流管线改造原预塔回流管线上没有设置调节阀组，调节回流量时只能用回流泵出口阀手动调节，操作起来十分不便。借系统改造的机会，在预塔回流管上新增一组调节阀组，将仪表信号引入DCS系统，根据生产需要调节回流比。2.3加大预塔回流收集槽原预塔回流收集槽容积为2m3，系统生产能力扩大后，预塔冷凝后的甲醇量增加了约一倍。回流收集槽极易满槽，不利于甲醇油水的萃取分离。在原预塔回流收集槽旁并联一台3M3的回流收集槽，使回流收集槽总容积达到5M3，保证预塔的排油效果。2.4更换预塔再沸器原预塔再沸器换热面积为30m2，考虑到扩产后预塔负荷加大，为保证预塔热负荷，更换一台换热面积为80m2的预塔再沸器。2.5预塔冷凝器的改造原预塔冷凝器使用年限长，列管内漏严重，将其整体更换，新装两台冷凝器。预塔顶的甲醇气先经一级冷凝器，再到二级冷凝器后放空。一级冷凝液与二级冷凝液分开采出，以保证预塔回流液中轻组份的脱除。3主塔的改造3.1主塔塔板改造主塔原有93层塔板，需将旧塔板全部割除，方法同2.1。新塔板为70层，板间距400mm。3.2主塔进料位置的调整主塔原进料口为14、17、19层，工艺调整后，需增大提馏段高度，把主塔进料位置提高到27、29、31层，平时选择29层进料。将原进料口上盲板封闭，新开三个进料口。3.3主塔排油口改造新增36、38、40层主塔排油口，采出异庚酮，保证精醇产品质量。3.4主塔冷凝器改造取消原主塔四台小冷凝器，新增两台主塔冷凝器，串联使用。一级冷凝器换热面积达到450m2,二级冷凝器做为一级冷凝器的补充，可根据主塔放空温度高低决定二级冷凝器开或不开。3.5主塔采出位置改造原主塔采出位置在主塔顶部，从塔板直接采出。新增加压塔后，由于加压塔采出管与主塔采出管在进入中间贮槽前要并管。加压塔采出管的压力达到0.5Mpa以上，若主塔仍从塔板采出，会造成两根采出管的压力差，导致主塔无法正常采出。将主塔采出位置改到主塔回流管上，使主塔能够正常采出。4加压塔4.1加压塔的构造及工艺新增一台直径为1000的加压塔，塔板层数为70层，塔操作压力控制在0.6Mpa。加压塔的工艺流程为：从预塔底部采出的甲醇液经过预热器预热到110以上，通过加压塔进料泵送入加压塔。加压塔顶不设冷凝器，加压塔顶的甲醇气直接做为主塔再沸器的热源，与主塔底甲醇液进行换热，冷凝后进入加压塔回流收集槽做为加压塔回流液。此工艺充分利用了加压塔产生的热量，节省主塔蒸汽。4.2加压塔回流收集槽顶设置放空管加压塔操作压力达到0.6Mpa，考虑到安全操作的需要，必须要设置防超压装置。在加压塔回流收集槽顶部配置放空管及压力调节阀组，并在旁路设置安全阀。一旦发生加压塔超压，可及时卸压到主塔，经冷却后不凝气放空。4.3加压塔的采出加压塔成品采出位置选在加压塔回流收集槽顶部，采出的精醇成品温度高达100，将加压塔采出的精醇与预塔进料的粗甲醇进行换热，充分利用加压塔产生的热量，换热后的成品精醇再经冷却采出至中间成品贮槽。4.4加压塔再沸器排出冷凝水的再利用加压塔再沸器的壳程在换热后生成大量的高热量的冷凝水，温度达到110，将这部份冷凝水用来给加压塔进料甲醇换热。5改造后精醇系统运行情况我公司精醇系统从二塔精馏工艺改为三塔精馏工艺后，经过系统清洗、试投料开车，至今已运行了半年。产量达到6.5吨/小时，基本上达到改造前提出的50千吨/年的目标。系统蒸汽耗达到1.45吨蒸汽/吨精醇，产品质量满足GB3382004标准。系统运行中也存在一些问题：如产品中醇、碱度时有波动；系统蒸汽耗仍有下降空间。这些问题将在今后的改造中继续摸索解决。6结语综合上述可得出结论，我公司精醇系统从原来的二塔精馏工艺改为三塔精馏工艺基本上是成功的，为另一套精醇系统的扩产改造奠定了基础。以上改造的经验和总结仅供广大同行参考。新液氨称量罐的设计合成分厂 樊本郑蒋继国邓何威摘 要：分析液氨称量罐更换的原因，并对新液氨称量罐的设计参数进行分析，设备投用后使用效果良好。关键词：称量罐、设计、材料、安全性1概况我公司液氨称量罐是合成分厂671工号液氨库区中的主要设备之一，属类压力容器，安装在冰机厂房南面、火车道旁边。氨库液氨储槽中的液氨，通过管路、阀门、流量计送到计量槽内，再由计量槽出口总管输送至液氨称量罐中，然后由液氨称量罐底部的电子称称出罐内的液氨重量，根据罐内的液位和压力，再通过压力（正常操作压力1.61.7MPa， 最高工作压力2.0MPa），开关阀门调节流量，准确地输送到汽车灌装储槽内或液氨瓶中（以液氨瓶灌装为主）。7个液氨储槽（30001300024mm）的进出口都配有管线相互连通，操作工可以从其中任意一个液氨罐的出口输出液氨。2更换原因原属于公司运销部液氨罐装站、火车道旁的一台旧液氨称量罐（800204016mm，容积V=1.02m3），于2007年移交给合成分厂管理时，这台压力容器已过检验期，且容器的相关资料不齐全，下封头腐蚀较严重，筒体接管焊缝处也存在缺陷；而且没有安装液位计显示液位，也缺少安全阀等安全附件。如果联系市锅检所进行检验、修复、做耐水压试验等项目，所需的时间较长、检修费用太高；于是通过公司机动部与分厂领导、设备员一道商议，决定重新设计、制造一台容量（体积）更大的液氨称量罐，并在进料口至筒体内底封头焊接虹吸管，配备有磁性翻板液位计和安全阀等安全附件。3新液氨称量罐的设计参数3.1首先，其设计压力达到2.5MPa，满足了称量罐最高压力2.0MPa的强度要求。另容器水压试验时总质量（即称量罐装满液氨）为2199kg，符合在电子称重量范围之内。3.2材料的选用和扩容、虹吸容器主体材质（母材）由碳钢改成压力容器专业钢16MnR，其材质的工作温度范围在-20450，而液氨称量罐的工作温度范围在-2040（入口/出口），参数完全适合本台容器；依据液氨称量罐下面的电子称的最大称重量3000kg，将容器直径由800mm增大至900mm，厚度由原来的16mm增加到18mm，高度由2040mm增加到2380mm，全容积加大至1.2m3。3.3在进料（进口）管的筒体内侧至底封头煨弯成虹吸管，虹吸管的作用是利用液体的压力差，使液氨上升后再流到低处，液氨会由压力大的一边（进口）流向压力小的一边（出口），直到两边压力（入口/出口）压力相等，容器内的液面变成相同的高度时，液体就会停止流动，利用虹吸现象很快就可将容器内的液氨抽出，以方便往后此台容器到检验期限时，进入罐内实施修理和检测探伤。3.4增设安全附件在面向操作台处，即容器的东侧设计、安装了一个磁性翻板液位计（UZ4.0M-1200-0.6 BF304C），同时在容器出口放空管处增设一个安全阀，在安装之前还对容器做了耐水压强度试验；在安装过程中，还将驰放气管、进氨、出氨等处原来使用时间长、已老化、容易产生泄漏的旧胶管都更换成不锈钢管（383.5）；从而消除了安全隐患，确保了操作工安全、稳定灌装，安全性能增强。4结论新的液氨称量罐经过上述选用材料、增大容量（体积）、以及增设磁性翻板液位计和安全阀的改造后，结果表明，不仅该容器使用寿命（周期）得到提高、减轻了检修工人的劳动强度，还节省了检修费用和检测探伤的费用，而且在环保方面也有一定的益处；改造后也创造了一定的经济效益（包括检修、探伤费用等）。参考文献：1 压力容器手册 （上、下），劳动人事出版社出版，1987年。2 压力容器安全监察手册，中国劳动出版社出版，1991年。3 机械设计手册，第三版，第1卷，化学工业出版社，1998年。4 机械设计手册，第三版，第2卷，化学工业出版社，1998年。浅析氯碱项目氯气处理所采用工艺方案氯碱项目组 韦其兴摘要：通过对高温湿氯气处理（除水分、除杂和压缩）所采取的不同工艺方案作比较分析，阐明了我公司氯碱项目氯气处理采用的是优化的工艺方案。关建词：氯气 冷却 干燥 压缩氯气处理在氯碱生产中是承上启下的工序，是电解槽稳定操作，安全生产的重要环节。从电解槽出来的湿氯气，有较高的温度（约90），并伴有大量的水汽及夹带盐雾等杂质。这种湿氯气对钢材及大多数金属有强烈的腐蚀作用，因而使得生产及输送极不方便，但干燥氯气对钢材等常用材料的腐蚀在通常条件下是较小的。因此氯气处理工序的主要任务是将高温湿氯气进行冷却、干燥和加压输送等单元操作。1氯气处理的基本原理从电解槽出来的湿氯气一般温度在90左右，所夹带的水蒸汽量见下表：温度101520253035404550g(水)/kg湿氯气3.14.35.98.110.814.719.826.234.9温度556065707580859095g(水)/kg湿氯气46.261.682.51121152193385711278从上表可以看出，饱和湿氯气中水蒸汽含量与温度有密切联系，温度下降10湿氯气含水蒸汽量降低近一半，例如：90时水蒸汽含量为571g/kg湿氯气，80时则为219g/kg湿氯气，到10时水蒸汽含量仅为3.1g/kg湿氯气，只相当为90时的1/184。由此可见湿氯气首先需进行冷却，这不仅可除去湿氯气中99.5%左右的水蒸汽，而且可大大降低后面硫酸干燥的负荷，减少硫酸与水反应生成的热量，大幅度降低硫酸的单耗。干燥氯气的干燥剂是浓硫酸，因为浓硫酸具有较高的脱水效率、不与氯气反应、氯气在硫酸中的溶解度低、浓硫酸对钢铁设备和管道腐蚀小、稀硫酸可回收利用，以及硫酸具有价廉易得等优点。氯气的干燥,是以硫酸与湿氯气接触后，氯气中的水分被硫酸吸收而实现的。这个过程是物质（水分）以扩散作用从一相（气相）转移到另一相（液相硫酸）的过程，简称传质过程。这个过程的推动力决定于气膜扩散的速率，而被处理气体氯气中的水含量决定于硫酸水溶液面上方的蒸汽分压。当温度一定时，硫酸浓度愈高，水蒸汽分压愈低；而硫酸浓度一定时，温度降低则水蒸汽分压随之降，从而加大了传质过程的推动力。所以，在操作中选择适当的硫酸浓度和操作温度，将会提高氯气干燥效果，并可降低硫酸的消耗。2湿氯气冷却工艺过程氯气冷却可分为直接冷却、间接冷却和直接间接冷却流程2.1直接冷却流程如图1所示，直接冷却流程是以工业水在填料塔或空塔内直接喷淋洗涤氯气，以降低湿氯气的温度。因水与氯气直接接触传热，冷却水吸收氯气后形成氯水，氯水经蒸汽加热或真空脱氯部分氯气得以回收，或采用空气吹除氯气用碱吸收制次氯酸钠。直接冷却流程的优点是可以洗除部分盐雾及其它有机油污等杂质，但所形成的氯水若进行蒸汽加热脱氯，则将消耗大量蒸汽；而且使用的冷却水必须不含有铵盐，否则易生成NCl3；它在液氯中积累就有发生爆炸的可能。2.2间接冷却流程湿氯气经第一钛管冷却器以工业水冷却至40后，再进入第二钛冷却器以冷冻盐水或冷冻水冷却至12-15，然后经除雾器去水雾后进入干燥塔。间接冷却法流程简单，氯水废液少，处理方便，氯气损失少，缺点是氯气中有些杂质不易洗净，氯气中含较多盐雾及杂质，影响后面工序如除水雾及干燥的效率。工艺流程如图2所示。2.3直接间接冷却流程湿氯气经氯水洗涤塔以36氯水喷洗后，出口温度为40，再进入第二钛冷却器以冷冻盐水或冷冻水冷却至12-15，然后经除雾器去水雾后进入干燥塔；氯水洗涤塔底的氯水经氯水泵加压输送进入氯水热交换器以工业水冷却后再进入氯水洗涤塔顶循环喷洗冷却进塔湿氯气，洗涤塔底部分氯水（氯中冷凝液）送去真空脱氯回收部分氯气。直接间接冷却流程兼有以上两种流程的优点，既能洗涤氯气，又不增加废液（除氯中冷凝液外），不多消耗氯气。因此，我公司氯碱项目的氯气冷却采用这种工艺流程，如图3所示。3氯气干燥工艺过程氯气干燥大致可分为两大类，即采用填料塔的多塔制流程、强化塔型的泡沫塔流程3.1 填料塔流程一般有三塔串联和四塔串联两种。四塔串联的干燥氯气的含水量指标和硫酸单耗可更低些，但投资及动力费用等就比三塔串联高。如图所示，湿氯气冷却后进入第一干燥塔底,通过填料层与75%硫酸逆流接触，除去部分水后，经除雾器除酸雾，进入第二干燥塔底，在填料层与比第一干燥塔略浓的硫酸逆流接触，再除去部分水分后进入第三干燥塔底，在填料层与浓硫酸逆流接触，又除去部分水分，再经除雾器除酸雾后去氯气压缩机。96%浓硫酸进入第三干燥塔底，再用泵输送经冷却器入塔顶喷淋，吸水后流至塔底，塔底多余的硫酸溢流进入第二塔底，用泵输送经冷却器入二塔顶喷淋，吸水后流至塔底，塔底多余的稀硫酸溢流到第一塔塔底，用泵输送经冷却器入一塔塔顶喷淋，吸水后流至塔底，塔底多余的稀硫酸不断溢流至废硫酸贮槽。工艺流程如图4所示。3.2 强化塔型的组合塔流程强化塔有泡沫塔、泡罩塔等形式，并有在塔底设置填料塔或喷雾塔的混合塔组。这些塔操作的空塔速度一般是填料塔的1倍左右，而强化塔与填料塔体积之比却为1：1220左右，两者体积相差甚大。在填料塔内需用48秒时间完成的干燥操作，在强化塔内只需数秒即可完成。由此可见强化塔的优越性。我公司采用填料塔与泡罩塔组合而成的干燥塔干燥氯气。如图所示，冷却后湿氯气进入组合塔底部，通过填料层与循环喷淋稀硫酸逆流接触，除去大部分水分后继续往上通过五层泡罩塔板与浓硫酸逆流接触，又除去部分水分后从塔顶排出，经除雾器除酸雾后去氯气透平压缩机。95-98%浓硫酸由硫酸高位槽进入到干燥塔顶部的泡罩塔板上，并经降液管逐级溢流而下吸收氯气中微量水分，后汇集到填料层的循环酸中继续吸收水分，最后流到塔底。塔板上设有冷却盘管，通冷却水移走硫酸在吸收水分时产生的热量。塔底的循环酸用泵输送经冷却器冷却后入干燥塔的填料层，循环吸收氯气中水分，塔底多余的稀硫酸输送到罐区。3.3 氯气干燥流程评述填料塔流程的操作平稳，弹性较大，特别是刚开车时氯气流量小，它几乎同满负荷操作一样能达到对水分要求的指标。泡沫塔流程在氯气负荷过小时水分达不到要求的指标，因此在操作中不得不开启回路管线，使一部分氯气由压缩机出口再回流至干燥塔进口或电解槽氯气总管。填料塔占地面积大、投资多，虽然平时操作方便，但大修时清理检修条件极差，即费工又费时。泡沫塔或泡罩塔设备小，产量大、投资省、占地少、易操作、易清理，并且动转稳定，维护方便，但阻力降较填料塔大，增加氯气压缩机动力消耗。干燥用三或四塔串联的填料塔，各塔的硫酸操作浓度不同，各自循环冷却喷淋，倒酸靠溢流或泵输送，因此只需控制硫酸的浓度及冷却后的温度就可以直接得到氯气干燥效果。日本与中国小厂多数采用此法。中国大型厂多采用泡沫塔或组合塔，干燥过程是在泡沫塔（或泡罩塔）中用不同浓度的硫酸进行操作，填料塔可以大流量硫酸循环、冷却、硫酸稀释时放出的热量能及时移出，使硫酸上方水蒸汽压降低，有利于降低硫酸的消耗及干燥效果的改善。如图5所示。4 氯气的压缩输送氯气的压缩输送可采用单级鼓风机，液环式压缩机，往复式压缩机、透平机和螺杆或压缩机等。氯碱厂常用的是纳氏泵和透平压缩机两种。4.1 纳氏泵系统纳氏泵流程中最大特点是利用硫酸进行冷却循环以排除氯气受压时产生的热量。因纳氏泵工作压力不高，压缩产生的热量大部分被硫酸带走，而硫酸又有冷却器进行冷却，一般氯气出口温度不超过80，对碳钢材质的使用是安全的，所以纳氏泵流程中不设氯气冷却器。纳氏泵的流程如图，干燥氯气进纳氏泵压缩至0.150.3Mpa(表压),并依次经过硫酸分离器、硫酸除雾器，将夹带的硫酸及酸雾分离掉，然后送往各需氯部门。98%浓硫酸经硫酸高位槽在启动泵前由其进口加到纳氏泵中，泵启动后硫酸随氯气一起压出进入硫酸分离器，在其内硫酸与氯气分离，然后在硫酸冷却器中进行冷却，经冷却的硫酸返回纳氏泵入口。流程图如图6所示在纳氏泵中，要求硫酸的浓度在92%以上，以减少泵在高温下的腐蚀。由于氯气在经干燥塔后尚含少量水，在泵内部分地被硫酸吸收，所以硫酸浓度会降低，需要用98%浓硫酸去取代被稀释了的泵内硫酸。4.2 透平压缩机系统透平压缩机是一种具有蜗轮的离心式压缩机，借叶轮高速旋转产生的离心力使气体压缩，其作用与液体输送所用的离心泵或离心式风机相似，因为气体的压缩消耗机械能并转化为热能，所以在透平机的每一段压缩比不能过大，并在级间需设有中间冷却器以移去热量，使气体体积减小以利于压缩过程的逐级进行。如图所示,含水100ppm，不含盐雾、硫酸液滴、有机杂质，含氯约95%（vol）的干燥氯气，压力不低于0.085MPa（绝压），进入氯气透平压缩机一级入口，经一级叶轮压缩后，氯气进入中间冷却器，冷却后氯气进入压缩机二级入口压缩，出来的氯气进入后冷却器，出后冷却器的氯气压力达到0.17MPa（表压）左右，通过分配台至各用用氯工段。为防止压缩机发生喘振及倒吸现象，将压缩后的部分氯气回流到压缩机一级入口或干燥塔进口，以保证氯气连续压送。另外还