摘要：本文从天然气装置实际出发，主要阐述天然气组分变化的原因，结合实际案例，分析其对合成氨装置生产的影响，提出相应的对策及处理措施，并对比几种气源，分析优劣，总结能耗情况。
关键词：天然气；组分；影响
引言
天然气作为合成氨的重要原料，堪称装置的命脉所在。合成氨装置的天然气来源经常由于供气方检修等原因造成气源切换，对合成氨的生产操作有着显著的影响。2015年度出现多次气源切换及气源组分突变，对装置连续稳定的运行，设备的保护，节能高效生产等方面都有极大的影响。本文就天然气组分变化对合成氨工艺的影响，结合发生的实际案例总结摸索，总结出相应的操作对策，并分析能耗情况。
1.组分变化原因
天然气组分的变化分为为两种，一种为突发的变化，即在不知情的情况下变化成未知的组分，需要主控在短时间内根据实际情况判断气源组分大致组成，并做出相应的调整措施，该种情况有着较高的不确定性和紧急性，相对比较危险，更加考验员工的操作水平。一种为切换气源的变化，即由于供气方检修等原因切换气源，此种情况可以提前分析化验组分信息，做出应对方案，由操作人员学习演练后进行操作，相对较为平稳。
2.组分变化的影响及处理措施
2.1 突发性气源变化
2015年5月15日1：50，天然气组分中甲烷含量从81.3%降至67.9%，N2含量增加至16.9%，其那你他组分基本不变，天然气变重。系统负荷从100%突然上升至102%，并快速上涨。员工发现天然气密度AI-2001从0.64kg/m3 上升至0.77 kg/m3，一段炉烟气过剩氧含量AI-2026达3.98%，一段炉出口温度迅速降至780℃并持续下降，中压蒸汽放空PIC-7048/1全关，中压蒸汽压力降至4.27MPa，最低降至4.2 MPa。
蒸汽主控立即增大高压减中压蒸汽量，在高压蒸汽压力突降至10.5MPa以下时，增加快锅负荷，但快锅负荷提至64%以上时，每台快锅产汽量只有34t/h左右，手动增加快锅燃料气量，加快快锅产汽速度，最后每台快锅增加了20%的负荷，把中压蒸汽压力稳住。
TK431的用气量减少，抽气量也明显减少，导致中压下降到平稳区间（4.25-4.35）MPa之下的并不断下降，中压蒸汽压力在短时间内下降0.05，波动较大，而中压蒸汽的用户TK421的转速下降到5743时就会导致K421连锁跳车，如果调整不及时，在极端情况下，会导致中压压力低，进而水碳比低，从而引起IS1连锁导致停车。所以，在短时间内及时开大PV7046及加大快锅负荷提高产气量时解决问题的关键。
2.2 气源切换情况
塔石化天然气来源经常由于供气方检修等原因造成气源切换，对合成氨工艺造成非常明显的影响。2015年7月10日11：10分，接调度通知天然气气源由迪那切换至英买力，具体变化如下表1：
表1 天然气组分变化表
由表看出，气源中总碳量下降，氮气含量上升，二氧化碳含量上升，总热值下降。
（Cn为相应碳数组分所占百分比%，总碳为各碳组分总和，包含甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷）
根据计算，气源一总碳为1.1，气源而二总碳为1.07，总碳数下降。
由此可以得出：
负荷和水碳比的变化：正常生产时，满负荷以所产二氧化碳为依据，天然气来源为气源1，若气源由1变为2，则同样满负荷流量38672Nm3/h时，负荷将减少（1.1-1.07）/1.1=2.72%，则实际水碳比由公式（M/18）：（V*C/22.4）计算，
原水碳比：（100000/18）：（38672*1.1/22.4）=2.925
现水碳比：（100000/18）：（38672*1.07/22.4）=3.007
故水碳比升高。
一段炉热值的变化：一段炉燃料气的低位热值明显的由35.91MJ/Nm3降低至34.86MJ/Nm3，同等流量下所需要的燃烧空气也将会降低。
气源变化后，由于组分变轻，负荷降低，整个蒸汽系统的产出量将会下降，虽然部分压缩机的用量会有所减少，但总体为缺失，中压蒸汽系统压力会逐渐降低，如若不及时补充，将会造成系统失衡，甚至全装置联锁跳车。所以应及时从快锅补充，尽快恢复各处温度指标，待正常后进行微调，同时注意各汽包液位。
在对比分析迪那与英买力两种气源后，发现迪那气源组分较重，碳含量较多，热值较高，在同样的流量下有效成分多。
综合能耗的计算公式为：（天然气消耗+合成电消耗+脱盐水消耗+循环水消耗-送尿素中压蒸汽（包括循环水透平消耗中压蒸汽）-送尿素低压蒸汽-透平冷凝液-工艺冷凝液）/氨产量
两种气源的消耗指标中大部分指标变化不大，只有天然气消耗有明显变化，从原来的1013.26Nm3/t NH3变为1049.73Nm3/t NH3，且天然气的折能系数也由原来的9186.73kcal/ Nm3变为8978.82kcal/ Nm3，如果用原来的折能系数带如现在气源的数据中算综合能耗，能耗则变为30.93GJ/t NH，比之原来的29.57GJ/t 大大增加。
两种气源发现，发现迪那气源组分较重，碳含量较多，氮气含量较少，热值较高，在同样的流量下有效成分多。综合对比选用迪那气源时，天然气耗量及气单耗均明显低于英买力气源，故迪那气源总碳量更多，热值更高，更利于生产。
3.总结
天然气作为本装置的重要原料，有着举足轻重的地位，因此，不管是组分突发变化还是可以提前预判的切换，我们都应该在最短的时间内做出判断，并做出正确的调整。这就需要我们在平常的工作中做好演练工作，并不断提升技能，才能在紧急情况下保证生产。
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论文作者:张梓婕
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
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