Сетевой график модернизации агрегата аммиака фирмы tec

С момента вхождения «ПМУ» в 2012 году в состав холдинга «УРАЛХИМ» задача модернизации агрегата аммиака на пермской площадке стала основной. На сегодня цели проекта достигнуты: работа оборудования в течение года стабилизировалась, среднесуточная годовая производительность агрегата аммиака увеличилась на 92 тонны по сравнению с 2012 годом, составляя теперь 1720 тонн в сутки. Удельный объем потребления газа снижен с 1095,2 до 1056,9 кубометров на тонну продукции по сравнению с 2012 годом. Это один из лучших показателей среди двенадцати аналогичных агрегатов аммиака, работающих в странах бывшего СССР .

В рамках первого этапа модернизации — в октябре 2013 года — были модернизированы паровая турбина и компрессор технологического воздуха, паровая турбина и компрессор синтез-газа, внедрены установка осушки свежего синтез-газа и дополнительный аммиачный испарительный конденсатор.

В 2015 году реализована часть мероприятий для стабилизации производительности агрегата аммиака до 1720 тонн в сутки в среднем по году, а именно введена в эксплуатацию третья установка обратного осмоса. Она позволила дополнительно очищать и повторно использовать воду в производственном процессе.

В период остановочного ремонта 2016 года были завершены работы в рамках инвестиционного проекта «Модернизация агрегата аммиака» — проведено техническое перевооружение колонны синтеза аммиака. Дополнительно для повышения эффективности и производительности работы агрегата на ближайшие годы проведено техническое перевооружение компрессора природного газа, обновлены свод и горелка в реакторе вторичного риформинга, заменены восемь секций в межступенчатых холодильниках, а также катализаторы в ряде аппаратов.

— Масштабный проект по модернизации агрегата аммиака на «ПМУ» на этом можно считать завершённым, — говорит директор филиала «ПМУ» АО «ОХК «УРАЛХИМ» в Перми Алексей Аверьянов. — Теперь главной перспективой развития завода является проект «Карбамид-2700» с увеличением мощности агрегата на 40%. Компания считает его стратегическим. В этом году мы вышли на стадию проектирования, достаточную для прохождения государственной экспертизы.

Автор: Д.В. Еранцев (ОАО «КуйбышевАзот»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №6/2015

Усиление конкуренции на внешнем и внутренних рынках продукции компании делает особенно актуальным для производств ОАО «КуйбышевАзот» решение трех основных задач:

  • повышение коэффициента использования мощностей (т.е. наращивание выработки);
  • обеспечение стабильности работы;
  • снижение потребления энергоресурсов.

Для достижения поставленных целей на производстве аммиака за последнее десятилетие выполнен ряд важных технических мероприятий. Так, в 2004 г. был заключен контракт с фирмой Uhde (Германия) на проведение реконструкции агрегата аммиака с увеличением мощности с 1 600 до 1 800 т/сутки.

В 2010 г. после завершения строительства трубопровода газа высокого давления обеспечение производства аммиака технологическим газом было переведено на работу от нового трубопровода. Компрессор природного газа с приводом от паровой турбины был остановлен в резерв, что позволило снизить потребление пара на 15 т/ч.

На период проведения капитального ремонта 2010 г. были запланированы и выполнены следующие работы, направленные как на увеличение выработки аммиака, так и на снижение энергоресурсов:

  • монтаж змеевиков подогревателя природного газа в холодной зоне БТА дымохода печи первичного риформинга поз.107 с исключением из технологической схемы огневого подогревателя, что позволило снизить потребление топливного газа на 600 м3/ч;
  • монтаж и включение в работу параллельного реактора синтеза аммиака, что повлияло на снижение давления в контуре синтеза с 24 до 21,5 МПа (с учетом модернизации турбины компрессора синтезгаза, проведенной фирмой UTE, снижение потребления пара с давлением 10 МПа составило более чем 12 т/ч.;
  • монтаж узла очистки синтез-газа от кислородсодержащих примесей и масла (установка холодильника на входе четвертой ступени компрессора синтез-газа с реконструкцией сепаратора поз.124-F и установкой коалесцентного фильтра).

В 2006–2007 гг. при увеличении нагрузки агрегата по природному газу для поддержания необходимого соотношения азот/водород в синтезгазе были смонтированы и включены в работу вентиляторы поддува на линии всасывания первой секции компрессора технологического воздуха.

Потребляемая мощность вентилятора составляла 630 кВт, что значительно влияло на общий показатель потребления электроэнергии. С учетом наращивания нагрузки в 2011 г. было принято решение о проведении модернизации компрессора технологического воздуха с реконструкцией корпуса низкого давления и заменой воздухоохладителей после второй и третьей ступени более эффективными. Реконструкция компрессора была выполнена по проекту ООО «Невзапмаш» с переобвязкой воздухоохладителей по проекту ПКБ предприятия.

В 2011 г. была проведена полная замена теплоизоляционного покрытия на участке трубопровода 10 МПа, пролегающем по наружной установке общей протяженностью около 160 м.

Результатом данной работы стало снижение потерь теплоты на 0,9 Гкал (

1 000 кВт⋅ч). Экономия природного газа после замены теплоизоляции составила около 160 м3/ч.

В 2012 г. с целью повышения надежности работы компрессора синтез-газа, а также для исключения имеющихся потерь пара была произведена замена приводов насосов уплотняющего масла низкого и высокого давления с паровых турбин на электродвигатели. Таким образом, потребление пара 4 МПа сократилось на 10 т/ч, а расход пара 0,35 МПа противодавления паровых турбин, не имеющий применения на агрегате и на предприятии, до этого сбрасываемый в атмосферу, вошел в необходимый баланс на производстве аммиака.

ЦПУ агрегата аммиака ОАО «КуйбышевАзот»

Снижение потребления пара на агрегате с увеличением выработки по аммиаку не могло не вызвать изменений в балансе системы парообразования и парораспределения.

Для обеспечения поступления необходимого количества воды на подогреватели блоков метанирования и синтеза в период капитального ремонта 2012 г. был смонтирован и включен в работу паропровод с редуцирующим узлом и с системой охлаждения для выдачи пара 4 МПа в общезаводской коллектор 2 МПа.

В настоящее время выдача пара потребителям предприятия составляет не менее 30 т/ч, а необходимый баланс нагрузки по природному газу и системы парообразования восстановлен.

Во время проведения капитального ремонта 2014 г. одна из запланированных и выполненных работ была направлена как на увеличение выработки аммиака, так и на снижение энергоресурсов: доработка узла очистки синтез-газа от кислородсдержащих примесей и масла с реконструкцией сепаратора после третьей ступени компрессора синтез-газа.

Была проведена также замена ранее установленных внутренних устройств сепаратора поз.124-F сепарирующим устройством, изготовленным по проекту ПКБ ОАО «Куйбышев- Азот». Причиной замены внутренних устройств, установленных в 2012 г., явилась повышенная концентрация аммиака при подключении узла отмывки от кислородсодержащих соединений и масла до 5,0% в синтез-газе на выходе из сепаратора с последующим ростом давления в блоке синтезе аммиака. Увеличение площади поверхности барботера сепаратора, расположенного внутри каплеотбойной корзины, позволило уменьшить скорость прохождения газа и снизить унос жидкого аммиака.

Результатом проведенной реконструкции сепаратора в 2014 г. с последующим включением в работу узла отмывки и коалесцентного фильтра явилось снижение содержания аммиака в циркуляционном газе на входе в колонны синтеза с 4,5 до 3,5%; снижение давления в блоке синтезе аммиака составило 1,2 МПа (с 21,6 до 20,4 МПа).

Была достигнута стабильная и эффективная работы конденсационной колонны, а увеличение выработки продукционного аммиака составила 11 т/сут.

Значимым фактором для обеспечения двухгодичного и более пробега агрегата аммиака, а также такого оборудования, как компрессор технологического воздуха, абсорбционно-холодильная установка и др., является эффективность работы теплообменного оборудования. Именно эти факторы ранее и лимитировали обеспечение выработки аммиака и увеличивали энергозатраты производства.

Ранее применяемая программа реагентной обработки водооборотных циклов не позволяла обеспечивать качественный съем теплоты на теплообменном оборудовании на протяжении межремонтного пробега агрегата в течение года. Значительные отложения органического и неорганического характера приводили к неизбежному снижению теплосъема и увеличению затрат для возможности поддержания требуемой нагрузки и внеплановой чистки оборудования.

С 2011 г. на производстве аммиака выполнен переход на комплексную программу реагентной обработки оборотной воды систем охлаждения ВОЦ-9,10 компании General Electric Water & Process Technologies (GE W&PT).

Конечной целью данной реагентной обработки является достижение максимальной эффективности и надежности работы систем охлаждения при снижении общих эксплуатационных расходов. Данная задача решается за счет минимизации и/или полного устранения проблем, связанных с процессами коррозии, отложениями накипи и микробиологическим обрастанием.

С целью обеспечения максимальной эффективности программы реагентной обработки и возможности оперативной корректировки в зависимости от изменения текущих условий эксплуатации, т.е. для достижения оптимальной стоимости обработки реализован гибкий подход, предусматривающий использование компонентов программы в виде отдельных реагентов (многобочковой подход).

Контроль за комплексной программой реагентной обработки осуществлялся по результатам аналитического контроля центральной лабораторией ОАО «КуйбышевАзот» (отбор проб подпиточной воды один раз в неделю, охлаждающей воды два раза в неделю), лабораторией ОТК производства аммиака и на основании еженедельных сервисных визитов представителя (GE W&PT).

По результатам аналитического контроля осуществлялся оперативный контроль оптимального водного баланса и корректировка основных анализируемых параметров путем изменения в ручном режиме расходов на насосах-дозаторах в пределах нормируемых величин.

Помимо мониторинга основных показателей подпиточной и охлаждающей воды, концентраций основных компонентов применяемых реагентов осуществлялся оперативный контроль стабильного уровня pH оборотной воды ВОЦ-9,10 плавным регулированием расходов на насосах-дозаторах серной кислоты.

Динамическим колебаниям уровня pH в основном способствует периодическое попадание аммиака в охлаждающую воду, что первоначально сопровождается повышением уровня pH за счет высвобождения гидроксильной группы при диссоциации гидрата аммиака и затем приводит к развитию процессов нитрификации.

При аналитическом контроле для оценки стабильности систем охлаждения также прогнозировалась величина индекса Ланжелье, который характеризует склонность охлаждающей воды к вероятному образованию карбонатных отложений на теплопередающих поверхностях технологического оборудования. При превышении допустимой положительной величины индекса Ланжелье возникает риск образования нерастворимых карбонатных отложений накипного характера на стенках трубных пучков теплообменного оборудования, что может способствовать риску существенного снижения эффективности теплосъема.

В ходе планового останова производства аммиака на капитальный ремонт проведены вскрытие и осмотр теплообменных аппаратов, охлаждаемых оборотной водой ВОЦ-9,10, с целью оценки состояния теплопередающих поверхностей трубных пучков в условиях двухлетнего безостановочного пробега технологического оборудования c применением комплексной программы реагентной обработки GE W&PT.

При осмотре теплообменников установлено, что поверхности внутритрубного пространства со стороны входа и выхода оборотной воды воздухоохладителей компрессора технологического воздуха визуально чисты (до металлического блеска), неорганические, микробиологические загрязнения и отложения отсутствуют.

Стабильный режим применения комплексной программы реагентной обработки GE W&PT оборотной воды ВОЦ-9,10 в условиях двухлетнего безостановочного пробега технологического оборудования цеха №11 производства аммиака признан эффективным, что подтверждается стабильной работой компрессора технологического воздуха на максимальных нагрузках даже в летний период без дополнительных энергозатрат на привод турбины компрессора. Температура технологического воздуха после воздухоохладителей компрессора не превышает 35°С. Абсорбционно-холодильная установка на порядок увеличила количество принимаемого газообразного аммиака за счет эффективного съема теплоты абсорбции.

Для дальнейшей оптимизации режима реагентной обработки специалистами GE W&PT совместно с техническими специалистами производства аммиака ОАО «КуйбышевАзот» разработано техническое решение по автоматизации процесса дозирования реагентов и обеспечению автоматического он-лайн мониторинга программы реагентной обработки с применением Интегрированного Центра Управления TrueSense.

Установка агрегата аммиака ОАО «КуйбышевАзот»

В ближайшем будущем система позволит решать следующие задачи:

  • оптимизировать и снизить затраты на эксплуатацию систем охлаждения;
  • автоматически измерять уровень pH, электропроводность, концентрацию основных дозируемых компонентов;
  • автоматически управлять насосами-дозаторами в соответствии с результатами измерений;
  • передавать данные о фактическом состоянии системы охлаждения с необходимой периодичностью и в заданное время через интерфейсы связи, что позволяет осуществлять удаленный мониторинг в режиме реального времени с любого устройства, имеющего доступ в интернет (компьютер, планшет, мобильный телефон);
  • обеспечить гибкую систему обвязки оборудования, позволяющую соответствовать новым требованиям за счет дополнения измерительного комплекса новыми датчиками и сенсорами.

В летний период существенное количество энергоресурсов расходуется на конденсацию аммиака, в данном случае за счет необходимости включения в работу аммиачного компрессора с потреблением электроэнергии 5 МВт⋅ч. Принятое в 2012 г. решение о замене аппаратов воздушного охлаждения на одной из ниток абсорбционно-холодильной установки конденсатором испарительного типа фирмы Baltimore Aircoil (Бельгия) компании «Инфинит Групп» полностью себя оправдало. При значительно меньшем энергопотреблении конденсатор имеет высокую эффективность работы. В 2014 и 2015 гг. произведена замена аппаратов воздушного охлаждения конденсаторами испарительного типа на двух других нитках. Таким образом, в летний режим работы выработку аммиака не лимитирует вторичная конденсация, а пуск энергозатратного аммиачного компрессора производится значительно позже и на более короткое время.

Замена аппаратов воздушного охлаждения конденсаторами испарительного типа дала следующие результаты:

  • применение оборудования холодопроизводительностью до 5,2 МВт взамен аппаратов воздушного охлаждения мощностью 3,8 МВт на каждой нитке;
  • снижение давления газообразного аммиака на абсорбционно-холодильных установках на 0,5 МПа (с 1,7 до 1,2 МПа);
  • увеличение нагрузки на аммиачный испаритель поз. 606А до 100%;
  • полное исключение возможности попадания воды системы увлажнения на оборудование, исключение, таким образом, коррозии.

Нельзя оставить без внимания и работу каталитических стадий производства аммиака.

Одним из важных показателей работы катализатора первичного реформинга является содержание остаточного метана в конвертированном газе на выходе из трубчатой печи.

Положительный итог выполнения решения в отношении выбора трехъярусной загрузки катализатора, произведенного в 2014 г., заключается в снижении размера катализатора в самой нижней части труб, т.е., там, где близко к трубам расположены газосборные туннели, что обусловливает более высокую активность и способствует снижению температуры стенки трубы. Это наиболее важно в условиях повышенной нагрузки и значительного срока пробега реакционных труб печи первичного реформинга агрегата аммиака.

Специалистами компании Johnson Matthey было выполнено детальное моделирование работы катализатора первичного риформинга при условиях обеспечения выработки аммиака не менее 1 800 т в сутки, при этом температура конвертированного газа на выходе из печи не должна превышать 785°С при остаточном содержании метана не более 10,9 %.

Таким образом, результатом трехъярусной загрузки катализатора Johnson Matthey является работа печи при следующем профиле загрузки:

  • KATALCO™ 25-4Q – верхние 50% высоты трубы;
  • KATALCO™ 57-4GQ – средние 34% высоты трубы;
  • KATALCO™ 57-4Q – нижние 16% высоты трубы.

При выборе катализатора первичного реформинга (производство Johnson Matthey) учитывали, что он способен выдерживать жесткие эксплуатационные условия, работу при повышенных температурах, а также продолжительное пропаривание, быстрые пуски и остановки, конденсацию пара.

Как показал опыт эксплуатации предыдущих загрузок, при умеренном отравлении катализаторы Johnson Matthey легко поддаются регенерации и практически полностью восстанавливают первоначальную активность.

Результаты загрузки трубчатой печи первичного реформинга катализатором Johnson Matthey:

  • температура конвертированного газа на выходе из печи составила 783°С;
  • содержание остаточного метана – 10,7–10,9%;
  • перепад давления на катализаторе поддерживается на уровне 0,3 МПа.

При пуске были отмечены стабильная активация всего объема катализатора, его быстрый запуск. При работе не выявлено наличия локальных перегревов реакционных труб.

По данным за апрель 2015 г. агрегат аммиака достиг следующих показателей:

  • выработка аммиака – 1 820 т/сут;
  • расходный коэффициент природного газа – 1 070 м3/т; (в пересчете на стандартную калорийность – 7 900 ккал/м3, при калорийности природного газа 8 200 ккал/м3);
  • расходный коэффициент электроэнергии – 75 кВт/т.

В настоящее время дальнейшее наращивание выработки аммиака на агрегате уже не является первоочередной задачей. Это связано с тем, что вложения, которые требуются для выхода на производительность, существенно превышающую уже достигнутую, неоправданно велики. Главное сегодня – безостановочная работа и снижение потребления, в первую очередь, природного газа, электроэнергии и воды. Эти цели и преследовала успешно проведенная ранее модернизация агрегата аммиака. В совокупности все выполненные за последние годы работы были комплексом мероприятий, направленных на снижение удельного потребления сырья и энергоресурсов, а также на повышение уровня стабильности работы агрегата.

Итогом этой деятельности стало достижение в производстве аммиака ОАО «КуйбышевАзот» одних из лучших показателей среди аналогичных агрегатов, действующих в странах СНГ.

Пути повышения эффективности использования крупных промышленных холодильных систем

В связи с усилением контроля государства и международного сообщества за экологическими аспектами функционирования промышленных объектов вообще и холодильного оборудования в частности, в данный момент ведутся активные поиски нового хладагента, использование которого не наносит вред окружающей среде. Согласно Киотскому протоколу вещества, способствующие возникновению парникового эффекта, ограничены в использовании в холодильной технике и постепенно должны быть выведены из обращения. Поэтому на смену искусственным фреонам опять приходят вытесненные ими когда-то природные хладагенты, такие как аммиак, углекислый газ, углеводороды и др.

Важным преимуществом природных хладагентов, кроме безвредности для окружающей среды, также является их распространенность в природе и, соответственно, низкая стоимость первичной заправки и повторных дозаправок холодильной системы. Поэтому на крупных промышленных предприятиях большое распространение получили аммиачные холодильные установки, обеспечивающие высокий уровень энергоэффективности наряду с низкими затратами на эксплуатацию оборудования. Являясь опасным для здоровья человека веществом, аммиак требует определенных мер по обеспечению техники безопасности во время обслуживания холодильного оборудования; особенно это касается крупных холодильных систем, в которых одновременно циркулирует большое количество (несколько тонн) хладагента, создавая критические концентрации аммиака.

Для снижения опасности эксплуатации холодильной установки, а также для повышения эффективности использования холодильных машин следует производить модернизацию холодильного оборудования (особенно на давно функционирующих предприятиях, материально-техническая база которых давно устарела). Комплекс мероприятий, производимых в рамках модернизации холодильной установки, включает частичную замену морально и физически устаревших аммиачных холодильных машин на современные агрегаты, оснащенные высоконадежными средствами автоматизации, а также внедрение маллоаммиачных технологий. Модернизация холодильных систем позволяет значительно улучшить характеристики существующей холодильной системы в условиях ограниченности инвестируемых средств.

Пример модернизации холодильного оборудования функционирующего предприятия пищевой промышленности

Как пример успешной модернизации холодильной установки можно привести усовершенствование холодильной системы Нововодолажского молокозавода.

Схема аммиачной холодильной установки предприятия до модернизации представляла собой систему с промежуточным хладоносителем, для которой характерны суточные пиковые нагрузки. Три компрессорно-конденсаторные блока, каждый из которых агрегатирован собственными компрессором, кожухотрубным испарителей и кожухотрубным конденсатором с водяным охлаждением, работали параллельно. Оборотная вода охлаждалась в градирне.

В ходе проведения экспертной оценки были выявлены недостатки существующей холодильной системы Нововодолажского молокозавода, к которым были отнесены:

  • необоснованно низкая температура кипения хладагента (-12ºC), которая обеспечивает чрезмерное охлаждение хладоносителя (-6ºC вместо достаточных 2ºC), из-за чего растет энергопотребление;
  • большая аммиакоемкость холодильной системы из-за использования кожухотрубных испарителей устаревшей конструкции;
  • использование коррозионно активного рассола, снижающего срок эксплуатации теплообменного оборудования.

Устранение вышеперечисленных недостатков позволило увеличить производительность установки охлаждения молока, уменьшив затраты на ее эксплуатацию. Так, в модернизированной схеме вместо трех кожухотрубных испарителей был установлен один пластинчатый теплообменник затопленного типа, благодаря малому внутреннему объему которого количество аммиака в системе уменьшилось с 950 кг до 110 кг.

При этом производительность холодильной установки выросла с 496 кВт до 502 кВт. Благодаря замене хладоносителя (ледяная вода вместо рассола) температура кипения аммиака повысилась с -12ºC до -1ºC, что позволило значительно снизить энергопотребление аммиачного холодильного оборудования, а низкая коррозионная активность воды в дальнейшем обеспечит более длительный срок службы теплообменных машин, трубопроводов и арматуры.

Вместо трех постоянно действующих компрессоров в режим постоянной работы были включены два, тогда как третий был переведен в резерв, что, кроме всего прочего, обеспечило продление ресурса работоспособности агрегатов. Из-за увеличения температуры кипения хладагента удельный объем его всасываемых паров увеличился, что было компенсировано увеличением мощности электроприводов постоянно действующих компрессоров.

Все кожухотрубные конденсаторы были объединены для работы в параллельной схеме, что с учетом повышения температуры кипения хладагента не только полностью обеспечивает требуемый уровень передачи количества теплоты при пиковых нагрузках, характерных для работы холодильных установок для молока, но даже создает определенный резерв (расчетная теплопроизводительность трех конденсаторов – до 735 кВт).

Успешные проекты модернизации аммиачных холодильных установок, реализованные специалистами НПП «Холод»

Таким образом, существует множество примеров успешной модернизации промышленных предприятий, после которой достигается значительная экономия эксплуатационных затрат на обслуживание холодильного оборудования и, вследствие этого, повышается прибыль предприятия.

Компанией «Холод», которая уже более двадцати лет работает на международном рынке промышленного холодоснабжения, были успешно реализовано несколько проектов модернизации предприятий пищевой промышленности. Так специалистами НПП «Холод» был выполнен полный комплекс работ по техническому перевооружению аммиачной холодильной компрессорной маслозавода (ОАО «Яготинский маслозавод»), сырзавода (ЗАО «Пирятинский сырзавод»), пивзавода (ПБК «Крым») и других предприятий пищевой промышленности. В результате реализации названых проектов значительно возросла энергоэффективность холодильного оборудования, что способствовало увеличению конкурентоспособности предприятий, существенно повышена надежность используемых машин для персонала и окружающей среды, освобождены площадь и денежные средства, которые затем направлены для расширения производства.

Оцените статью
Topsamoe.ru
Добавить комментарий