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摘要：针对灵石中煤化工生产中存在焦炉煤气供气稳定，而尿素、液氨产量偏低的问题，通过对比2018—2019年煤气分析与消耗情况，得出焦炉煤气组分中总碳和甲烷含量的变化是影响合成氨尿素产量偏低的主要因素。当甲烷成分下降则液氨产量下降、氨耗煤气升高；当总碳下降则尿素产量下降，吨尿素耗煤气升高。经公司检修调整配煤比后，当提升甲烷、总碳含量后，液氨与尿素产量比值逐渐下降。
关键词：焦炉；煤气组分；合成氨尿素；分析
0引言
灵石中煤化工公司合成氨尿素项目是利用中煤九鑫公司200万t/a焦化项目富余焦炉煤气生产合成氨和尿素产品。化工公司在生产运行中出现焦炉煤气供气稳定，而合成氨尿素产量偏低的现象[1]。针对上述问题化工公司组织人员对生产设备、工艺操作及工艺指标控制进行了检查和分析，没有发现有造成煤气泄漏损失的因素，唯一发生变化的就是九鑫煤气的组分有变化。因此，通过对焦炉煤气组分的变化进行分析可有效解决合成氨尿素产量偏低的问题。
1九鑫煤气成分的变化与消耗对比
为全面分析煤气组分对产量、消耗的影响，查阅了2018年、2019年正常稳定生产的数据进行对比分析，具体情况如下。
1.1 2018年煤气分析与消耗对比
从表1可以看出：
1）煤气组分变化情况：φ（C2H4）、φ（C2H6）变化无规律也变化不大；φ（H2）全年较稳定；φ（CO)、φ（CO2）整体来说呈稍有上升；φ（CH4）全年呈下降趋势（最高与最低差值2.25%），变化较大；φ（总碳）有变化但无规律。[注：φ（总碳）=、φ（CO2）+φ（C2H4）+（C2H6）+φ（CH4）+φ（CO）]
2）煤气消耗变化：吨液氨耗煤气全年呈上升趋势（注：3月份九鑫煤气流量计偏小；10月份大修开停车消耗高）；吨尿素耗煤气变化无规律。
3）对变化较大的CH4成分与吨氨耗煤气对比。从图1可以看出φ（CH4）变化与吨氨耗煤气变化趋势相反，CH4含量低时吨氨耗煤气高，CH4含量高时吨氨耗煤气值较低。
4）总碳与吨尿素耗煤气对比。因煤气中所有含碳的组分最终要通过转化、变换反应生成CO2，CO2与氨发生反应生成尿素，因此用总碳与吨尿素耗煤气进行对比。
从图2可以看出去除3、10月份φ（总碳）变化与吨尿素耗煤气变化趋势相反，总碳低时吨尿素耗煤气高，总碳高时吨尿素耗煤气值较低。
1.2 2019年煤气分析与消耗对比
从表2可以看出：
1）煤气组分变化情况：φ（O2）、φ（N2）、φ（C2H4）、φ（C2H6）变化无规律也变化不大；φ（CO）、φ（CO2）整体来说稍有下降；φ（CH4）全年稍有上升；总碳1、11、12月份稍高大于40%，其他月份低于40%但都大于38%。
2）CH4成分与吨氨耗煤气对比如图3所示，2019年5月份环保限产且停车三次，7月份停车三次、11月份停车两次，无代表性。因此对1—4月、8—10月、12月份趋势对比，可看出φ（CH4）变化与吨氨耗煤气变化趋势也是相反，CH4含量低时吨氨耗煤气高，CH4含量高时吨氨耗煤气值较低。
3）总碳与吨尿素耗焦炉气对比如图4所示，同样对1—4月、8—10月、12月份趋势进行对比，φ（总碳）变化与吨尿素耗煤气变化总趋势相反，总碳低时吨尿素耗煤气高，总碳高时吨尿素耗煤气值较低。
2煤气成分与消耗变化分析
通过以上比对初步可看出，煤气中其他成分变化不是很大的情况下，影响氨耗煤气的是煤气中CH4成分的变化，CH4成分的下降是造成液氨产量下降、氨耗煤气升高的原因；影响尿素产量及消耗的是煤气中的总碳多少[2]。
再从从理论上分析：CH4转化反应主要是CH4+H2O（汽）=CO+3H2；合成氨反应是3H2+N2=2NH3；CO变换反应是CO+H2O（汽）=CO2+H2。
简单说1个CO经过反应最终生成1个CO2和2/3个NH3；1个CH4最终生成1个CO2和2.67个NH3。煤气中CO2、CO、CH4、H2成分的变化影响氨与尿素产量的变化，但CH4成分的变化对氨产量影响更大。3检修后煤气组分与产量关系对比
以2020年4月25日、26日为例分析，全天生产负荷稳定，尿素25日中班产量偏低、26日夜班产量相对较高。具体原因分析如下：
3.1原因分析
1）从表3可以看出，中夜班整体生产负荷无太大变化，总体用煤气量差别不大，25日中班337 722 m3，26日夜班为338 903 m3。
2）从表4可知，九鑫公司因放散量大，所以从24日白班开始调整配煤比，从表中可以看出25日中班开始总碳含量逐步下降。
3）入汽提塔CO2情况，从系统运行可看出，在前系统生产负荷稳定的情况下，25日中班入塔CO2气量呈下降趋势，用量为105 759 m3，而26日夜班呈上升趋势，用量为109 504 m3，相差3 74 5 m3，差距较大。可以得出：生产负荷不变，煤气成分变化是产量波动的主要原因，特别是总碳成分的下降，导致尿素产量偏低。
3.2检修后产量分对比分析
从表5可以看出，4月24日九鑫公司调整配煤比后，煤气成份中φ（CH4）最低降至21.27%、总碳含量最低降至36.42%，未达到甲烷高于23%指标要求，造成尿素产量相对较少，液氨、尿素产量比值偏高。5月10日后，甲烷、总碳含量上升，液氨与尿素产量比值下降。因此，气体成分的变化是产量、消耗变化的主要原因。
4结语
总碳成分对尿素产量影响较大。甲烷含量对尿素、液氨产量都有影响，对液氨产量影响更大。因此，在系统生产负荷稳定的情况下，需要加强对公司配煤比的合理调整，进而控制煤气的消耗量，提升合成氨尿素的质量和生产效率。
参考文献
[1]汪家铭.陕焦化工焦炉煤气综合利用技改项目开工[J].四川化工，2022，25（1）：5.
[2]缪传耀.煤化工合成氨工艺分析及节能优化对策[J].化工管理，2022（12）：135-137.
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