尿素节能改造及优化控制小结

尿素节能改造及优化控制小结（精选4篇）

尿素节能改造及优化控制小结 第1篇

尿素装置节能改造与优化操作小结

刘肇庆

（山东阳煤恒通化工股份有限公司

山东郯城

276100）

一、基本概况

山东阳煤恒通化工有限公司现有二套化四院设计年产四万吨、六万吨水溶液全循环法尿素装置各一套，近年来采用同行业先进的尿素系统化改造技术，分步骤对尿素装置进行了技术改造，已具备日产800吨的生产能力，各项消耗指标均有所下降。

二、系统节能改造情况 1.高压系统

1.1在原设计为40kt/a和60kt/a生产能力的基础上，先后对两套尿素进行双塔并联流程改造，由于产能的扩大，合成塔生产强度的提高，相应合成塔转化率有所下降，通过应用新型高效塔板，在塔板上增加气泡式泡罩，使气液相接触反应的几率增加，并加快反应热的扩散速度，从而提高第一反应式的完成程度。同时增加了塔板的安装数量，增加了塔内的反应区段，从而提高了气液传质效果。改造后，在高生产强度下，合成转化率可提高到67%，生产能力提高的同时，中压系统负荷也大大降低。

1.2入塔立式止回阀全部更换成卧式止回阀，不仅方便了检修，降低了维修费用，而且使用效果较好。

1.3两套尿素各增加一台14m3/h的3JA-14/21-TB一甲泵和一台20m3/h的3A-20/21-T的液氨泵。2.中压系统

2.1中压分解系统改造。中压分解系统的改造重点通过新技术的应用改造一段分解系统，降低一段分解蒸汽耗。原一段分解采用预蒸馏流程，2000年5月，2#尿素新上一台φ800mm预分离器，采用预分离—预蒸馏流程，即合成塔出来的反应熔融物，经减压绝热膨胀，进入预分离器，分解所需的热量由合成塔出来的熔融物自身降温提供，使大部分游离氨得到分离。提高了CO2的吸收率，大大降低了一吸塔的热负荷，减少了一吸塔塔顶和塔底回流氨用量，同时一分塔蒸汽消耗也明显下降。但是随着负荷的增加，由于预分离器容积较小（￠800×2600，V=0.8m3），安装位差达不到要求，在运行中预分离器气相带液严重，达不到理想的预分离效果。2006年11月，2#尿素新上一台φ1200mm F=333m2的自气提式一分塔，分上下两段，上段为五层GC型高效翅片式塔板，下段为降膜式换热器。改造开车后得到了较好的效果：一分塔气相温度由原来的130℃下降为123℃，一吸塔运行稳定；吨尿素蒸汽消耗下降约50Kg。由于效果显著，在2009年6月1#尿素进行了同样改造。

2.2中压吸收系统改造。中压吸收系统的改造重点在于中压吸收塔的优化，扩大一吸冷却器面积，尽可能的降低一吸塔精洗段的负荷，并相应增加氨冷器面积，满足扩能的需要。一吸塔是水溶液全循环法工艺的“心脏”，其塔盘泡罩高度，鼓泡段容积、分布器开孔情况对热平衡和物料平衡影响很大。1#尿素原φ1000mm的一吸塔更换为φ1200mm的一吸塔，2#尿素在原φ1100mm一吸塔下部加长了2m，对 分布器重新开孔；对一吸冷却器设备流程进行优化改造，1#尿素增设一台φ600mm、F=71m2的第二一吸冷却器，与原71m2串联；2#尿素增设一台φ800mm、F=90m2的第二一吸冷却器及一台φ1000mm、F=150m2的第三一吸冷却器，与原71m2串联，使一吸塔的吸收负荷外移。从而提高了一段吸收系统的生产能力，使一吸塔内的吸收负荷下降，减少了顶底回流氨用量，增加了一吸塔调节裕量，进一步提高了一吸塔的操作稳定性和生产能力。

2.3对氨冷器进行了改造，1#尿素增设一台φ800mm、F=220m2氨冷器；2#尿素增设一台φ800mm、F=110m2氨冷器，同时把氨冷器A由原来F109m2更换为F350m2的氨冷器，增加一根φ57mm气相平衡管，平衡了氨冷器的负荷，提高了氨冷器的冷却效率，从而提高了整个吸收系统的生产能力。解决了以前因水温高造成氨冷器积液，引起工况波动，为稳产高产提供了保证。

2.4两套尿素的二甲泵由原来2台增加到3台；改变了原来二循二冷溶液中CO2含量超标的现象，吨尿素氨耗进一步下降。

2.5对两套尿素的脱盐水冷却系统进行改造。1#尿素增设一台换热面积为139m2卧式脱盐水换热器。2#尿素增设一台换热面积为200m2立式脱盐水换热器，提高了换热效率，吨尿素脱盐水消耗由3.0m3左右降到2.0 m3以下。

2.6更换了两套尿素框架内的原料氨管线，对两套系统液氨缓冲槽液位调节阀、中压压力调节阀进行了改造，由六楼移到三楼，降低了操作人员的劳动强度，提高了工作效率，减少了工况波动。3.低压及解析系统

为降低改造的投资费用，低压分解系统基本利用一段分解系统设备进行改造，扩大低压分解系统的能力，并利用新技术，降低分解消耗，降低低压吸收系统的负荷。

3.1把原一分塔改为二分塔使用。并把一分加热器液位槽的膨胀蒸汽送给二分加热器使用，不足部分由中压蒸汽管网提供。1#尿素二循一冷更换为F=220m2，原F=168m2的二循一冷作为二循二冷使用。利用废旧的闲置设备，在二循一冷前增设预冷器，减轻了二循一冷和二循二冷的吸收负荷。改造后，不仅完全满足了高负荷生产的要求，而且吨尿素氨耗和蒸汽消耗进一步降低。

3.2对尾吸系统进行了改造，采用双尾吸流程。在常压尾吸塔前，增设0.4Mpa带压尾吸，提高了尾吸吸收效率，减少了尾吸塔排放气中的氨含量，由原来设计的8%降至1%以下，尿素氨耗进一步降低。

3.3对尿素深度水解装置的回流冷凝器流程进行改造，改变了以往因回流液温度高，解析超压问题。深度水解回流液温度控制在45~50℃送二循一冷。处理后含氨≤20ppm，尿素≤5ppm的废水送往水解废液和甲醇残液回处理系统，经处理合格后给造气夹套汽包使用，既节约了脱盐水，又提高了经济效益和环保效益。

3.4对高压柱塞泵填料密封水进行改造。正常运行时，氨泵填料密封水、一甲泵填料密封水、熔融泵密封水、二甲泵、氨水泵的填料密封水收集后送往碳铵液槽，经解析泵泵送入水解系统，既控制了环保排放，又降低了氨耗。同时增加了φ5000mm、V=100 m3和V=50 m3 的碳铵液事故槽，供生产不正常时使用。

4.蒸发造粒及包装系统

4.1二蒸分离器进行改造，改为旋风分离器，二蒸加热器的换热面积由原来7.5m2增加为F=12.85 m2，使用钛材材质，有效的延长了加热器的使用寿命，由原6个月左右的使用周期到目前使用10年。

4.2一尿的闪蒸由原来￠500mm改为￠700mm。并增设了闪蒸冷凝器，有利于蒸发真空度的控制。

4.3对表冷器流程进行优化改造。一表冷进行更换由F=112m2改为F=207m2，新增了二表水冷，与原二表水冷串联，改造后，保证系统的冷却效果，满足了生产能力提高的需要。

4.4一尿二表氨冷改用冷却水冷却，因原二表氨冷换热面积偏小，在其后又串联一个第二表冷器，以满足二段真空度的要求。氨冷改用水冷后，吨尿素节约冷量2.63~3.05GJ，可节约合成氨冰机吨氨电耗1度。但近年来由于一次水资源比较紧张，夏季循环水温度高，氨冷改用水冷后，二段真空度难以控制。

4.5对二蒸下液管进行改造，对易出现冲刷腐蚀的二蒸出口管道进行加粗，由￠159mm改为￠219mm有效的减少了设备的腐蚀情况，同时提高了管道的使用材质，使用316材质的管道，延长了管道的使用寿命，由一年到现在的3年左右。

4.6增设水力喷射装置。原有的蒸发系统喷射器采用蒸汽作为动力，既浪费了蒸汽，又造成氨损失。经过考察论证，两套尿素各增1套水力双吸喷射装置，取代了原一段蒸汽喷射器和二段蒸汽喷射器。水力喷射循环槽用水由熔融泵密封水供给，循环提浓后送水解系统，这样不仅节约了密封用脱盐水，而且减轻了环保压力。改造后，吨尿素蒸汽消耗下降了50Kg，日回收氨0.5t。

4.7对蒸发系统的蒸汽冷凝液系统进行改造，一、二蒸加热器不使用疏水器疏水，使用了液封自流式液位槽，降低了蒸汽消耗。

4.8对造粒系统进行改造，有效的改善了造粒塔粘塔的现象，同时尿素质量也有所提高，保证了系统扩能的要求。

5.空压站循环水系统

5.1在2009年1月份对循环水流程进行改造，增设4台12SA-13A扬程为26米的低压循环水泵，压缩机及二循一冷、二循二冷改用低压水，保证了六楼氨冷器水量，避免了夏季氨冷积液现象，同时节约了水量，减少了开泵台数，节约了电耗。

5.2在2009年2月份循环水系统增设旁滤装置，循环水水质得到改善，保证了冷却器冷却效果。同时减少了排水量，节约了一次水用水量。

5.3在2007年12月份仪表空气增设了冷干机，增加一台100m3的空气储罐，解决了仪表空气带水问题，保证了调节阀门的稳定运行。

三、工况的优化控制

设备具备了降耗的基础，同时再以正确的调整方法，即可达到节能降耗的目的，优化工艺控制操作如下: 1.用水平衡的概念指导操作

水溶液全循环法工艺是指用水吸收未反应物，分解出来的氨、CO2，以甲铵液返回合成塔。循环的内容有：①过量的氨和未反应物中分解的氨循环；②未反应物分解后CO2的循环；③水的循环。水溶液全循环法工艺的核心是保持系统水平衡，水的来源有三个：①用于吸收分解气的水；②解析气相中带的水；③一、二分气相带来的水。如果操作不稳定，带进尿塔的水增多，则转化率下降，进入循环系统的未反应物增多，分解气中水蒸气也增多；一甲液浓度下降速度增加。致使操作难以控制，发展到恶性循环而不能控制的地步。因此，维持系统水平衡的关键在于控制吸收用水和分解气、解析气中的水含量。

根据系统工艺工况，系统水平衡有三个标志：①入塔H2O/CO2比在0.65~0.85；②一甲液中CO2含量在28~34%；③二分后尿液浓度为约67%。由工艺物料衡算可知，吨尿素一段进入合成塔的水330Kg，合成塔生成的水300Kg，最后由解析废液排出。

2.提高CO2转化率

二氧化碳转化率是尿素生产中的重要工艺指标，直接影响蒸汽消耗量和尿素产量，转化率每上升1%，吨尿素在一分加热器的蒸汽耗下降约40Kg。因此，提高尿素合成塔的转化率，是降低消耗的重要因素之一，首先维持好全系统水平衡，控制入塔NH3/CO2比在4.0，H2O/CO2比在0.65（最大限度不能超过0.85），塔温188温度，尿塔顶、底温差控制在6~8度。提高转化率，减少循环负荷，减少损失量。其次是控制好CO2气的纯度，我公司NHD脱碳工艺CO2纯度在98.5%以上，CO2气的氧含量能控制的是加空气量，正常生产时控制在指标的中下限，以减少带入系统的惰性气，减少尾气排放量。同时要稳定 合成塔负荷，避免合成塔压力温度的波动。入塔甲铵液温度严格控制在95℃以内，保证一甲泵长周期稳定运行。

3.控制好一、二段的分解温度

操作中控制好一、二段的分解温度在指标内，保证使一、二段的甲铵分解率和总氨蒸出率达到指标要求。即一段甲铵分解率达89%；二段甲铵分解率达98%，总氨蒸出率达99%以上。若一段分解不完全，则负荷带至二段，一是吸收用水增多，影响系统水平衡，二是尾气中氨含量升高，氨耗高。因为二段分解负荷增加，去蒸发尿液中氨含量上升。

4.吸收系统操作

4.1一吸塔操作是关键，一吸塔工况稳定与否是体现系统水平衡程度的主要标志。稳定一吸塔的操作，控制进水量，使一甲液浓度稳定，维持液位稳定，不排放。一吸塔尽量不用底部回流氨，少用顶部回流氨，塔底部温度控制不能太底，一般在90~95度；对于水溶液全循环法，按吨尿素为基准：氨泵2.2~2.4m3，一甲液1.1 m3，氨水0.16 m3，二甲液0.32 m3，一冷加水50kg，二冷加水100kg。在实际操作中，为提高热能利用段的效率和提高一吸塔下部鼓泡段吸收CO2 的能力，应尽量加大二甲液量，但总的补水量是不变的，但要注意在改变补水量的分配后，不要忘记一吸塔的最少喷淋量，防止过低的减氨水造成精洗段超温。从一吸塔上部进入精洗段的氨水量减少后，提高了该段氨水的浓度，所以该段的温度较好控制，顶氨的补入量也减少了，能够降低一定的氨耗和顶部温度易于控制；由于进入一吸塔下部 鼓泡段的二甲液增加，吸收一分气相中CO2 的能力增强，提高了一吸塔的生产能力，同时到精洗段气相中的CO2 相减少，顶部温度更加容易控制，所以能够达到降低氨耗、增强产能和稳定一吸塔操作的目的。脱盐水温度控制在90~95℃，使浓甲铵在一吸冷却器中不产生结晶的危险。水温调至95℃是上限，如在95~100℃下循环，因汽化而使泵的循环量下降，一吸塔底部温度会上升。

4.2操作中一、二冷液位要保持在下视镜中，防止一、二冷气相带液，同时要注意不能任意排放。

4.3控制好尾吸塔的补水量和塔温，减少放空气中的氨含量。4.4开好解吸，稳定好水解操作。

4.4.1解吸操作的依据：①解析塔气相中水含量尽量少；②解析废液中氨含量，尿素含量达标且尽量低；③达到前两个条件下尽量节约蒸汽。

4.4.2解吸目的：将氨水中的二氧化碳、氨分离出来，得到二氧化碳和氨的混合气体和水的过程，解吸是吸收的逆过程，解吸需降压和提温。为此，解吸压力越低越利于解吸，但解吸气要送至水解回流冷凝故需具有一定压力，克服阻力的影响，解析塔压力控制在0.30~0.43mpa为宜。

4.4.3解析塔上、下塔温度的控制。只要解吸压力确定了，就可以查出对应压力下水的沸点。在此室温下，即可达到解吸效果。解析塔上塔Ｔ≥135℃，解析塔出液Ｔ为145℃~153℃，增大蒸汽量不会改变塔中部和底部温度，而会使顶部温度升高，故应使底部蒸汽刚能使 中底部温度达到沸点为宜。

4.4.4解析塔出气温度的控制。为了保证解析塔气相中水含量尽量少应降低解吸气相温度，通过水解自身回流来控制，但同时要兼顾回流液浓度和解析压力，故解析气相温度不能降的过低，一般控制Ｔ≤121℃为宜。

4.4.5尽量提高碳铵液槽氨水浓度。进解析塔的氨水来自氨水槽、提氢等压回收塔氨水以及铜洗再生气回收氨水，其浓度受系统影响，不易选择，碳铵液槽氨水槽氨含量一般为5％~7％。浓度升高，会使进塔溶液中的氨分压增大，从而影响解析塔的正常操作，当氨水槽浓度升高时，操作要小心。当进解析塔的量及其浓度一定时，适当提高氨水温度，可以降低进解析塔的蒸汽用量，进液温度低，耗蒸汽多，进液温度高，易发生闪蒸，使解吸气相含水量增加。进解析塔氨水经解析换热器温度Ｔ＞90℃，一般为115℃左右。

4.4.6水解目的是回收氨水中的尿素。通过直接加热，产生水解反应。得到氨和二氧化碳。水解反应是在液相中产生的，故为使塔内液体不气化，故压力必须大于该温度下的饱和蒸汽压力。水解压力一般控制为1.5~1.7mpa。水解塔温度越高，水解越充分，但由于水解塔材质允许温度的限度。我公司使用的是316衬里水解塔，故水解塔下部壁温Ｔ≥199℃，出液温度Ｔ≥200℃。水解塔上部温度≥190℃，水解气相Ｔ≥180℃。水解塔液位控制为50％~90％。

5.蒸发系统操作

5.1闪蒸真空度维持在0.02~0.03Mpa，使尿液温度达90~95℃，能稳定真空送料至一蒸加热器底部。若闪蒸真空度过高，则下液不畅，蒸发操作不稳定。

5.2维持一、二段操作在工艺指标内，一、二段真空差保持在0.03 Mpa，否则通过二段加热器时间长，缩二尿增高。

一、二段分离器中不能存液。

5.3二表氨冷的操作，对提高二段真空度很重要，必须使液位维持在30%以下，气化后的气氨能释放出去，二表液温度在15~25℃左右。

5.4减少造粒过程中尿素的损失，根据负荷大小及时调整造粒喷头转速，减少造粒粉尘的产生和尿素粘塔现象。

6.压缩机操作

重点是提高压缩机的打气量，特别是在夏季，水温高，传热效果差，能耗高是制约生产的主要问题，因此如何有效的降低一段进气温度是提高压缩机打气量关键问题所在。

6.1提高一入气体压力，增设了一入压力调节阀，便于提高和稳定一入气体压力。

6.2加强循环冷却水管理，降低水温，保证水质；定期清理各段水冷器，提高冷却效果，降低压缩机功耗。

6.3定期清理汽缸夹套；定期清理活门，提高压缩机出力率。6.4进口气阀选择弹性适宜的弹簧，降低吸入阻力 6.5坚持每班按时检查各排油阀，防止泄漏。

6.6保证气质，提高CO2纯度，提高一入气体中的有效成分，减 少压缩机虚功。

四、结束语

通过以上的资金投入和技术改造后，经生产实践不断调整优化操作思路，装置运行效果较为理想，氨耗≤585kg/吨尿素，蒸汽≤1250kg/吨尿素，脱盐水消耗≤2.0m3/吨尿素，产品质量一级品率大于90%。实现了系统高产低耗、安全稳定长周期运行，达到了理想的经济效益。

尿素节能改造及优化控制小结 第2篇

关键词：尿素装置,冷凝液回收,尿液管线,变频技术,废水回收

中海石油化学股份有限公司二期尿素装置采用的是Stamicarbon的改良尿素生产工艺, 产能为2 700t/d, 配有海德鲁造粒工序。装置从2003年9月投产以来, 运行较为稳定, 各项能耗均能达到设计参数。为了使装置更加节能环保、降本增效, 几年来我们对尿素装置进行了系统及设备的优化改造, 使二期装置的运行更加经济、可靠、环保。

1 新增CO2压缩机段间冷凝液回收装置

化肥二部尿素装置CO2压缩机段间冷凝液通过汇集后排放至311D, 然后通过其底部排放, 流入CS总管再进入地沟, 最后进入污水处理装置。

排放的工艺冷凝液呈弱酸性, 且组分复杂, 因此长期造成排放液中COD超标 (COD高于2 600mg/L) , 严重污染环境。由于该冷凝液来源于合成脱碳系统后的CO2气体冷凝, 合成脱碳系统需要定期补充外部脱盐水, 因此, 通过对合成、尿素两套装置一同分析、论证, 可以将回收的冷凝液返还给合成脱碳系统。

其回收利用流程如图1, 通过一台泵将冷凝液从尿素CO2压缩界区送至合成脱碳系统180D, 用于取代原设计中定期补充的脱盐水。通过回收CO2压缩机段间冷凝液, 不仅可以解决环保问题, 而且也可解决合成脱碳单元的补水问题。该技改流程在工艺方面具有可操控性强, 不影响装置的正常运行;设备方面, 在泵体选择、管道布局、控制系统方面, 技术非常成熟, 不存在技术难题。

改造后年度经济效益概算如下。

(1) 合成脱碳系统脱盐水耗量减少的效益1t/h×24h/d×360d/a×30元/t=259 200元/a。

(2) 污水处理费用减少1t/h×24h/d×360d/a×10元/t=86 400元/a。

上述两项合计, 可节省生产成本259 200+86 400=34.56万元/a。

此项改造完成后, 既解决了尿素装置CO2压缩机段间冷凝液排放造成的污染问题, 又解决了合成脱碳系统的补液问题。这是一个非常好的减排项目。

2 新增尿液管线返回尿液贮槽B室

二期尿素装置蒸发系统尿液循环管线流程为, 尿液由熔融尿液泵309J/JA输送, 进入造粒尿液压力控制调节阀PV3521前, 通过HV3523调节返回尿液贮槽301F-A室中。出现下列情况要进行蒸发尿液循环: (1) 清洗造粒机或造粒系统故障停车; (2) 尿液浓度不够高, 需要循环提浓; (3) 二段蒸发温度、真空度大幅度变化, 不能满足造粒要求; (4) 装置开、停车过程中; (5) 成品入库系统出现故障。

蒸发系统尿液循环管线返回的是301F-A室, 造粒系统每月均需停造粒机进行清洗, 每年因停造粒清洗造粒机等操作将产生4 000t低等级尿素, 给公司带来上100万元的经济损失, 所以, 迫切需要对该操作系统及工艺进行技术改造。

在尿液循环管线上增加一条管线进入301F-B室 (如图2) 。重新恢复造粒时, 用301F-A室新鲜尿液进行造粒, 这样可减少甚至杜绝待检尿素的产生;装置运行正常后, 再缓慢拉空301F-B室尿液, 这样可保证产品中的缩二脲含量不超标, 从而进一步提高尿素优级品率。

尿素造粒返回尿液管线技改实施后, 完全杜绝了清洗造粒系统及后续工况出现故障后产生的待检尿素, 从而进一步提高尿素优级品率, 每年可避免产生4 000t低等级尿素, 为公司带来上100万元的经济效益。

该项技改措施, 在其他同类型的化工生产企业中可结合实际情况进行推广应用。

3 最终冷却器风机电机进行变频节能技术改造

化肥二部尿素装置最终冷却器风机的作用是, 将空气送入最终冷却器503L冷却尿素成品颗粒。其设计工作流量为111 042kg/h, 电机转速为1 470r/min, 风机额定轴功率为162kW, 电机额定功率为190kW。正常生产时电机电流为350~370A, 风机的风门开度为30%~32%。

此项改造, 是使用变频控制技术取代传统的通过风门调节来控制风量, 可以较大程度上减少风机的电力消耗, 使风机处于科学、经济的运行状态, 提高装置综合经济效益。

原511-J风机通过传统的风门调节来控制风量, 在风门开度低的时候, 电机就出现大马拉小车的现象, 白白地损失功耗。而通过变频器降低频率的方法来控制风机风量, 不仅可以满足生产的需要, 而且会降低电机的输出功率、提高效率。

改造前日用电量在4 308kW·h, 改造后日用电量在3 274kW·h, 日节约电量1 034kW·h;按年运行340d计算, 年节约电量1 034×340=351 560kW·h;我公司用电的综合电价为0.685元/ (kW·h) , 则年节约电费为351 560×0.685=24.1万元。

该变频技术先进成熟, 已广泛应用于石油化工、煤电、制造等各大工厂, 适用于电机拖动的大负荷风机、水泵。

4 新增废水回收装置

一直以来, 化肥二部尿素装置在停车期间或生产异常状况下, 因系统无蒸汽, 无法对废水进行处理, 导致放空 (指在前系统未开车时, 要先将回收槽液位拉低, 系统才能投料开车;开解吸水解系统时, 液相达标排放, 因前系统未开车, 气相不能冷凝吸收而切出放空) 或废水最终排海, 造成环境污染。针对这一情况, 化肥二部专门成立攻关小组, 决定对尿素废水进行综合治理。据成达工程公司建议, 采用新建尿素停车排放废水贮罐这一成熟技术, 增设两台废水泵、一个废水贮罐 (如图3) ;将停车期间产生的废水贮存, 待装置运行正常后, 再输送至水解—解吸系统进行处理。

2012年装置停车过程中, 废水回收装置顺利投用, 其操作方法简单, 废水贮罐、废水泵运行正常, 所回收的废水的温度、氨浓度均在控制指标范围内;废水回收效果良好, 杜绝排放损失约33.8万元, 实现了尿素装置废水综合利用与零排放的目的。

5 结语

尿素节能改造及优化控制小结 第3篇

关键词：全数字变频装置

1.项目提出的依据和目的

加热炉出料端有炉门、出钢机（抬起和行走）以及辊道等主要设备，在生产中为避免炉门和挑料杆撞击，炉门和出钢机设有位置连锁，由于检测位置的局限，炉门升到上限，出钢机开始行走，出钢机到达后限，炉门才可以下降，在此过程中，炉门和出钢机只能有一个动作，同时出钢机抬起运行距离短，启动停止过程占据了运行的大部分时间，出钢机抬起速度慢，这都延长了炉门敞开的时间，造成了煤气的浪费，降低了出钢速度。

加热区出料端有辊道电机30余台，原来是由电子开关柜经过接触器带电机工频运行。电机启动过程中对电网和负载的冲击较大，容易产生操作过电压而损伤电机绝缘，同时由于启动过程频繁，启动电流大，保护措施较少，对电机的损害较大，影响了电机的寿命。工频运行速度无法调节，速度太快，使得钢对轧辊产生很大的冲击，并且浪费电能。

带钢加热炉步进梁PLC原控制系统，过程监控与实时数据显示功能都是基于WINCC程序框架结构实现的，而在线使用的全部控制功能都是在Windows98系统下的设计，随着近几年来计算机技术的不断发展，98操作系统已经被逐步淘汰，该系统与新软件、硬件的不兼容，一致制约着设备的更新换代，同时随着西门子WINCC系统版本的不断升级，原先使用的V5.2版本与现在新的V6.0版本在WindowsXP系统下普遍存在着稳定性、兼容性、速度性等方面的问题。并且原来WINCC系统数据通信采用的是MPI通讯模式，其传输距离以及多台上位机的使用都存在一定的局限，新的基于XP系统下的WINCC监控系统的升级与改造，无论从计算机的备件采购还是软件的使用较原系统具有技术优势和价格优势，需要进行设备更新。

出钢机抬起、行走原采用挡片式限位开关，其灵活性差，由于其位置温度高、氧化铁皮多，环境恶劣，极易出现故障。而且调节难度大、灵活性差，配合限位使用的减速机减速比太大，调节挡片位置的时候，行走运行的距离不好把握，造成调整的时间较长，一旦出现故障或者调整不当，就造成出钢困难，经常延误生产。

出料端辊道电机数量多，传送距离长，跨过了RE0、R0两架轧机，运行中保持一个速度运行，一旦辊道后轧机咬钢，传送辊道就基本不起作用，造成了电能的浪费。

2.主要技术简介

2.1出料端辊道变频的改造

采用丹佛斯变频器，安装控制柜，设计工、变频两条回路，之间能够相互切换，日常工作采用变频运行，有故障短时无法恢复的改由工频控制。

设置启动和停止的时间，保证正反向切换能够在1秒钟内完成，确保工艺通道不通畅时，操作的实时性。降低部分辊道电机的工作频率，减少钢对轧辊的冲击。

此次改造为今年的大修项目，但项目组充分利用空闲时间安装柜体，在定修时间敷设电缆，使用备件电机进行实验，并于6月8号检修时，一次性完成现场的接线和调试。

设计一台变频器控制4台辊道电机，两台变频器控制的辊道电机相互间隔，保证一组辊道电机故障时，钢能够平稳传送，变频器运行保护参数设置充分满足4台电机的运行，而又要兼顾到对每台电机的保护。

2.2限位的改造

考虑到定位的精确度，采取两个LQ8-2K-F型接近开关分别检测出钢机上下或者前后限位信号，制作安转支架，在原限位开关支撑轴上焊接挡片，将接近开关安装于支架上。以行走为例，调节两个接近开关的位置，使行走在前限的时候挡片在前限接近开关处，行走在后限的时候挡片在后限接近开关处。这样的设计完全满足实用要求。同时保留原有的限位开关，通过一个三相开关控制是否使用新的限位系统，两者互为备用。

另外，在前后限位基础上，通过接近开关加入一个超后限位。避免出钢机行走在后退过程中冲出后限位造成重大设备损失。

2.3 降煤耗、提速度，带钢加热炉出料端控制优化

通过控制程序设定炉门上升1.5秒后，出钢机行走可以前进，此信号保持4秒钟，其与炉门上限位信号并联，这样形成新的位置点（如图1），炉门上升时只要下端即将离开抬起的水平位置，出钢机行走即可以前进。此时炉门还未到达上限，炉门还在上升，挑料杆也不会撞倒炉门。程序设计一旦炉门起不到上限，行走运行4秒以后自动停止，避免碰撞炉门。

2.4 监控系统的升级

在原有的S7-300 PLC硬件上配置CP-343以太网网卡，同时升级计算机操作系统为WINDOWSXP系统，采用以太网通讯方式实现计算机与PLC系统的通信，3#台微机安装SQL SERVER 2005、STMATIC STEP V5.4 、WINCC6.0等應用软件，在新的计算机操作系统以及新的WINCC6.0中编制监控程序，在WINCC6.0中组态TCP/IP变量，重新制作监控画面，连接TCP/IP变量，通过以太网实现对加热炉步进梁系统的控制过程监控和实时数据显示。

3.技术创新点

此次改造，实现了一台变频装置对多台电机运行的良好控制，通过对启动电流、运行速度的控制达到了节约电能的目的。通过简单的元器件实现了出钢机的位置控制，优化了程序，减少了炉门开启的时间，从而提高了出钢速度，并且节约了煤气消耗。

4.实施效果

改造后设备安排更加合理，可靠性提高，免维护。提高了系统的作业效率，减少运行成本。 电机可以实现软启动，峰值电流和峰值时间大为减少，可消除对电网和负载的冲击，延长了电动机的使用寿命。同时有效的控制了电机故障的发生，减小了维护工作量。

全数字变频装置有良好的保护监控功能，且具有故障存储记忆，自适应参数优化等多种功能，有利于故障的判断。

改造完成后限位调节直观、灵活，调节过程可以在3分钟之内完成，减少了平时调节限位的时间和职工的劳动量，而且对出钢机的运行提供了安全保障。

尿素节能改造及优化控制小结 第4篇

关键词：PX芳烃联合装置；余热优化利用；节能改造

中图分类号： TQ202 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）25-231-2

0 引言

PX芳烃联合装置是公司的效益大小的关键点，其工作情况直接影响着企业的化工模块的效益，另外PX芳烃联合装置也是企业的耗能很大的部分，具有能耗大、工艺流程复杂、换热网络复杂以及具有较多的低温无法利用的特点。

1 可优化工艺设计

PX 装置单体设备主要存在以下问题，并且可以进行优化的方面有下面几点：

①芳烃装置大部分是用空气冷却，精馏塔大都采用热回流的方式进行冷却，水冷的辅助手段则是比较缺乏，在下雨的天气下，温度无法达到要求，操作不稳定，不利于PX装置的稳定高效运行和反应塔的节能。

②在工艺流程中脱庚烷塔进料中会存在外补混二甲苯，一些混二甲苯在运输过程中缺乏氮封并且会混入部分的氧气，混入的氧气与脱庚烷塔进料中烯烃组分在壳程150～170℃下发生缩合结焦反应，形成结焦块，堵塞换热管，影响换热器的正常工作，造成外补混二甲苯的流量大大减小，换热效果下降，会出现吸附进料的温度偏高等情况，因为超声波脉冲可以在金属管道和液体临界处的形成高速的漩涡，这样很有效地阻碍了结块污垢在管道表面的附着，并且可以清理金属表面，达到防污除污的目的。

③主要是对一些重要设备的保温措施需要加大完善力度，比如歧化反应、异构化反应器出入口短节、法兰裸露。所以，为了保证设备、阀门管件等设施的使用寿命和工作效率，必须采取措施进行保温。

2 余热优化与节能改造

2.1 低温热利用优化

芳烃联合装置是炼化生产中产生余热最多的装置环节，比如中国石化在7套芳烃装置低温在统计数据总量的三至四成，其中金陵石化芳烃装置的抽出液和抽余液就占分公司总低温热近十分之一，所以PX芳烃联合装置的节能潜力是非常大的。低温蒸汽、热水发电效率目前比较低，目前，现有的技术研究得出，低压蒸汽发电效率约为30%，低温水发电效率约为5%，从这些数据就可以看出低温热的利用还是有很大的改进潜力的。

节能技术一直在生产中改进和验证并且得到了实施，不少炼化企业低温热利用技术正在不断的推广并熟练应用，低温热在芳烃联合装置的利用目标变得清晰。一些炼化企业把90℃-120℃的低温热水外输给附近的化工气体分馏乙二醇等需要低温热源供应的装置，一些石化企业芳烃装置周边距离具有低温热源需求的生产装置比较远，所以不能采取这种处理方式，但是离热电运行部较近，可以设计两个区域联合，用于低温余热发电，低温余热量比较大并且来源稳定，是一种很好的方式。

2.2 蒸汽动力系统优化

PX装置蒸汽主要有中压蒸汽和低压蒸汽，主要是供给歧化、异构化循环氢压缩机系统使用，如图1所示，其余的蒸汽供给工艺管路加热和管线的伴热，现在对动力系统优化方面进行分析。

C101/C301均为蒸汽离心式压缩机，临氢反应系统在满足催化剂氢烃比和机组本身密封需求的前提下，主要通过降低汽轮机转速和开大压缩机出口阀限位开度以减少蒸汽消耗，收集压缩机在不同负荷工况下的数据，并且建立最优状况数据库，并且对设备进行调整[1]，保证满足氢油比和密封需求的情况下实现最小的蒸汽消耗，对于电力驱动的往复机如歧化新氢增压机C102A/B 可以考虑增加无级气量调节手段进行优化，以减少返回量进而节电。

在改造设计中，蒸汽需要多次梯次利用并且利用汽电转换装置实现蒸汽发电，从而实现蒸汽能合理利用。整个炼化厂的蒸汽来自不同装置，当然，进入蒸汽系统的压力也就不相同，不同装置对蒸汽压力的需要不一样，所以需要引入的压力等级就不一样了，但是，在整个炼化厂的范围内需要做到蒸汽压力和数量的平衡。

2.3 降液管的优化改造

蒸汽和液体的混合物成为泡沫层，所含的蒸汽量很大，流入降液管即可进行汽相和液相的分离。塔盘上的汽相和液相所形成混合物垂直进入降液管之后便呈现自由落体状态，动能大，在降液管底部容易形成水涡旋[2]，涡旋的形成阻碍了汽液相的分离，汽相无法离开液相，导致液相无法澄清，在液相中仍然夹带不少的汽相，在进入下一项工艺流程的时候气相与液相形成相反方向的流动，从而降低了精馏塔的分离效率。

采用合适的改造设计，使降液管塔盘上的汽液相混合物倾斜，这样，避免汽液相在降液管内形成动能高的液体涡旋，让汽相向上流动离开液相，液体则是留在了降液管底部，进行了完全的澄清，降液管的流通能力不受影响，提高了精馏塔的分离效率和整个系统的生产运行能力。具体的改造方法是将降液管下部挖去一部分，降液管上部不做修改（见图2左）。并将折弯的降液管直接焊接在保留的降液管之上（见图2右）。这样就形成了一种多折边倾斜降液管，这样的设计不仅解决了普通降液管的液体流动不稳定的问题，消除具有高性能的涡旋，节约投资成本的同时，保证了整个塔的生产效率。

3 改造效果总结

PX芳烃联合装置的改造方案，在最大程度利用原有装备基础上采用新型的改造技术，充分发现并挖掘装置的潜力，合理分配热能，科学利用低温热，优化了设计流程，很大幅度降低了装置的能耗，具有安全性和经济性，对同类装置的改造和优化具有一定的借鉴意义。

参 考 文 献

[1] 周俊杰.芳烃联合装置节能优化探讨[J].石油石化节能与减排，2015，5（3）：7-12.