空分装置节能和稳定运行改造

空分装置节能和稳定运行改造
管泽玉
【摘要】简要介绍了空分装置在煤化工生产中存在氮气放空浪费、开车成本高、循环水水质差等问题.详细总结了针对氮气放空浪费、开车成本高、循环水水质差等一系列问题进行的改造.减少整套装置的开车成本,减少空分装置氮气放空浪费,提高空分装置安全稳定运行.
【期刊名称】《河南化工》
【年(卷),期】2013(030)011
【总页数】3页(P52-53,56)
【关键词】空分装置;煤化工;节能;改造
【作者】管泽玉
【作者单位】河南煤业化工集团中原大化公司,河南濮阳457004
【正文语种】中文
【中图分类】TQ050.2
1 空分装置概况
河南煤化集团中原大化公司空分装置采用杭州制氧股份有限公司设计制造的KDON－52000/61100型空分装置。

设计氧气产量为52000 Nm3/h，氮气产量61100 Nm3/h，氩气产量1600 Nm3/h。

该空分装置采用离心式空气压缩、常温分子筛净化、增压透平膨胀机、填料型上塔、全精馏无氢制氩、液氧(氮)泵增压的
内压缩工艺技术。

控制系统采用先进的DCS微机控制技术。

配套的空压机组由沈阳鼓风机厂设计制造，单套的膨胀机组和两台液氧泵、两台液氮泵、两台液氩泵及一台事故液氮泵均由法国CRYOSTAR原装进口。

表1 正常生产时的设计工况?
2 煤化工生产中空分装置存在的问题
煤化工装置开车需空分装置提前25 h开车，生产出合格氮气做为后系统气化装置做气密试验使用。

假如气化漏点较多，还将直接增加整套装置开车成本。

空分装置上塔顶部20000 Nm3/h低压氮气部分作为水冷塔降温使用以外，仍存
在10000 Nm3/h放空，造成浪费。

空分装置空冷塔降温冷却循环水与其他装置循环水为公用循环水系统，如果甲醇、气化和压缩机组换热器出现泄漏，会有大量化工介质进入循环水系统。

如循环水中含有氨、甲醇等有害物质，进入空冷塔后这些物质部分会随空气进入分子筛，分子筛是结晶型的硅铝酸盐，在有害介质的环境下长期使用会使分子筛失效，对分子筛造成不可逆的损坏。

在以往运行中还出现过循环水系统添加药剂过量，形成大量泡沫。

泡沫随循环冷却水进入空冷塔中，在空冷塔内堆积到一定程度后，随空气进入分子筛纯化系统，使分子筛失去吸附能力，从而使水进入空分换热器造成冰堵事故。

因此循环水水质直接影响空分装置稳定运行。

为减少煤化工装置的开车成本，减少空分装置氮气放空浪费，提高空分装置长周期稳定运行能力，因此需对空分装置进行一系列改造。

3 空分装置节能和稳定运行改造方案
3.1 缩减煤化工装置开车成本改造
新建一套液氮储存系统(改造工艺流程图见图1)，配套1000 m3液氮储罐一台、
20藏000 Nm3/h液氮泵一台及水浴式汽化器一台。

图1 改造工艺流程图
空分装置运行期间储存富裕液氮。

煤化工开车时通过液氮泵加压至8.2 MPa，再
经水浴式汽化器汽化成为30℃氮气，输送至气化装置确保气化炉气密性试验使用。

改造完成后可延缓空分装置开车25 h，减少整套装置开车成本。

新建氮储槽主要新增设备:液氮罐，1台;液氮泵，1台;水浴式汽化器，1台;管道泵，2台;真空管线，150 m;阀门，30 台。

3.2 空分装置氮气放空利用改造
根据附近单位装置氮气需求，新建两台离心式氮气压缩机，单台设计气量为3600 Nm3/h(改造工艺流程图见2)。

氮压机将装置中放空的纯氮气40 kPa增压至0.8 MPa后通过管线输送至使用装置。

合理的利用空分装置放空低压氮气7000
Nm3/h。

图2 改造工艺流程图
低压氮气利用新增主要设备:离心压缩机，2台;管线，5000 m;阀门，10 台。

3.3 空冷塔循环水改造
新建一套1000 m3循环水装置，与空冷塔循环水系统对接(改造工艺流程图图3)。

该循环水装置投用后排除原循环水系统对分子筛影响，延长分子筛寿命，确保分子筛和空分装置安全稳定运行。

图3 改造工艺流程图
独立循环水主要新增设备:凉水塔，1台;循环水泵，2台;旁滤器，1台;水轮机，1台;管线，1500 m;阀门，30 台。

4 改造后效果
改造后空分装置在煤化工开车时可以提前利用液氮储罐储存液氮汽化为气化炉做气密试验使用，从而空分装置可以延缓25 h。

空分装置合理利用空分装置放空低压氮气7000 Nm3/h。

空冷塔循环水水质得到改善，消除循环水对分子筛的影响，
延长了分子筛使用寿命，进一步增强了空分装置稳定运行。

5 改造后效益分析
本项目共需投入资金2200万元，其中液氮储罐系统1500万元，放空氮气利用改造500万元，循环水系统200万元。

该项目实施后气化装置可提前完成气密试验，空分装置开车产出合格氧气、氮气，气化装置就可开车。

缩减空分装置开车时间25 h;合理利用空分装置放空低压氮气7000 Nm3/h，进一步增强空分装置稳定运行。

经济效益估算:空分装置每小时耗蒸汽150 t，蒸汽按200元计算，每小时消耗蒸汽费用为30000元;空分装置每小时耗电899 kW，电按每小时1元计算，每耗电费用为889元;空分装置每小时耗循环水13222 t，循环水按0.2元计算，每小时消耗循环水费用为2644.4元;空分装置开车每小时费用为33533.4元。

空分装置在煤化工开车时减少25 h开车时间可增经济效益838335元。

开车只需消耗氮气12万m3，折算消耗液氮储罐液氮200 t。

合理利用氮气7000 Nm3/h，按全年装置运行300 d，氮气0.5元
/Nm3/h计算，每年可增经济效益2520万元。

独立循环水系统投用后提高了空冷塔循环水水质，减少了循环水对分子筛的影响，确保了分子筛的使用寿命;同时也确保了空分装置安全稳定运行。

如按加温吹除按48 h，空分装置开车按36 h，吹除期间费用按25000元，开车费用按35000元计算，避免一次空分装置停车可增经济效益48×25000+36×35000=2460 000元。