杭氧大型化工型内压缩流程空分技术现状

高压氮气
＜ ｌ ｏ ｘ １ ０ 一 ６ 仇
＜ ｌ ｏ ｘ １ ０ 一 ６ ０ ２
中压氮气 （ Ｉ）
中压氮气 （ ｎ） 低压氮气 （ Ｉ） 低压氮气 （ ｎ） 液氮 液氢 仪表空气 工厂空气
＜ ｌ ｏ ｘ １ ０ 一 ６ ０ ２
１ ４ ３ ０ ０ （ ２ １ ６ ０ ０ ）
＜ ｌ ｏ ｘ １ ０ 一 ６ ０ ２ ＜ ｌ ｏ ｘ １ ０ 一 ６ ０ ２ ＜ ｌ ｏ ｘ １ ０ 一 ６ 仇
文章编号 ：１ ０ ０ ９ － ９ ４ ２ ５ （ ２ ０ ０ ５ ） ０ ５ － ０ ０ ０ １ － ０ ８
杭氧大型化工型内压缩流程空分技术现状
倪 剑 刚 （ 杭州杭氧股份有限公司设计院， 杭州市东新路 ３ ８ ８ 号 ３ １ ０ ０ ０ ４ ）
摘要：介绍了杭氧设计制造的、典型的大型化工型 内压缩流程空分设备 ，并从应用场合、设
Ｎ ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ －
Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ，Ｐ ． Ｒ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ａ ｉ ｒ ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｍ ｐ ｅ ｒ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｍ ａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ
这两套 ４ ８ ０ ０ ０ 耐／ ｈ 空分设备分别为中石化安庆
分公司和湖北化肥分公司的合成氨装置配套 ，主工 程是以煤为原料采用 Ｓ Ｈ Ｅ Ｌ Ｌ粉煤气化工艺技术制 备粗合成气 ，生产合成氨的原料气 ，煤气化装置的
） ，男 ，工程师 ，１ ９ ９ ５ 年毕业于浙江大学能源工程系低温专业 ，在杭氧从事空分设备流程
２
资成本低和占地面积小等优点。 １ ． ２ 主要配置
４ ８ ０ ０ ０ 耐／ ｈ 空分设备主要由压缩机组、空冷系
统、分子筛纯化系统、热交换系统、透平膨胀机和 精馏系统组成。
１ ． ２ ． １ 压பைடு நூலகம்机组
压缩机组为空分设备提供带压原料空气、膨胀 深冷技术 ２ ０ ０ ５年第 ５ 期
，Ｌ ｔ ｄ ． ，３ ８ ８ Ｄ ｏ ｎ ｇ ｘ ｉ ｎ Ｒ ｏ ａ ｄ ，Ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ １ ０ ０ ０ ４ ， （ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｈ ａ ｎ ｇ Ｙ ａ ｎ ｇ Ｓ ｔ ｏ ｃ ｋ Ｃ ｏ ．
ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ｓ ， ｅ ｔ ｃ ．Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｐ ｌ ｏ ｙ ｍ ｅ ｎ ｔ ， ｅ ｔ ｃ ． 脚ｎ ｅ ｄ师 Ｈ Ｙ ｃ ｏ ｒ ｅ ｒ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ｍ ｐ ｅ ｒ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ ｆ ｏ ｒ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｍ ｍ ａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ・ Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｌ ａ ｒ ｇ ｅ － ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ａ ｉ ｒ ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎ ｉ ｔ ； Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ － ｏ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ；Ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｍ ｐ ｅ ｒ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ； Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｐ ｌ ｏ ｙ ｍ ｅ ｎ ｔ
２ 中原大化 ５ ２ ０ ０ ０ ｍ ３ ／ ｈ 空分设备
２ ． １ 技术参数和流程
５ ２ ０ ０ ０ 时／ ｈ 空分设备是为中原大化集团有限责
任公司煤化工项 目甲醇工程配套 ，主工程是一个以 煤为原料 ，采用 Ｓ Ｈ Ｅ Ｌ Ｌ粉煤气化技术 ，年产量为 ５ ０ 万ｔ 甲醇大型化工项 目。空分设备向煤气化装置
低压氮气 （ 工） 低压氮气 （ Ｉ） 液氮
液氢
＜ ｌ ｏ ｘ １ ０ 一 ６ 仇 ＜ ｌ ｏ ｘ １ ０ 一 ６ 仇
０． ５
ｏ． 叨７
当前我国正进人一个重型化工时期，化工行业 的建设投人力度非常大 ，尤其是煤气化技术得到了 普遍应用 ，对空分设备无论是装置容量还是技术水 平都提出了更高的要求。 化工型空分设备的特点有两个：一是氧、氮产 品的压力较高；二是氧、氮产品有多种压力等级。 由于氧、氮产品的压力较高，空分设备多采用 内压缩流程，而且 因为通 常根据化工工艺决定 了 氧、氮产品要求具有多种压力等级 ，所 以同样是内 压缩 ，也会有很多流程的变化。 杭氧根据用户的要求设计制造了多套大型化工
两套 ４ ８ ０ ０ ０ 耐／ ｈ 空分设备主要技术参数基本相
倪剑刚 ：杭氧大型化工型内压缩流程空分技术现状
同，见表 １ ，其流程如图 １ 所示。
表 １ 两套 ４ ８ ０ ０ ０ ｍ ３ ／ ｈ 空分设备主要技术参数
产品名称 氧气
产量／Ｏ ｎ ＇ ／ ｈ ）
安 庆
纯
度
压力／ Ｍ Ｐ ａ （ Ｇ ）
Ｃ ｙ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ Ｎ ５ ２ ０ ０ ５
倪剑刚：杭氧大型化工型内压缩流程空分技术现状
专题综述
规做法设置备机，只备有机芯总成一套，一旦透平 膨胀机发生故障可以快速更换。
气源、高压氧汽化气源和中、高压产品氮气，包括 原料空气过滤器 、原料空压机、循环增压氮压机和 汽轮机。其中原料空气过滤器采用 目前国内空分行 业普遍使用的自洁式空气过滤器，主要特点是可以 全自动无人操作，使用维护方便 ，能够不停机检 修。原料空压机和循环增压氮压机都是离心式压缩 机 ，采用单台汽轮机一拖二的驱动方式。压缩机组 由沈鼓制造 ，汽轮机由杭汽制造。压缩机组和汽轮 机都是用于空分行业的最大等级的国产机组。空压 机排气量最大达到 ２ ７ ２ ０ ０ ０ Ｍ ３ Ａ ，轴功率最大达到
１ ２ ２ ０ （ １ ２ ７ ０ ） ２ ０ ０ ０ （ ２ ５ ０ ０ ） ６ ０ ０ （ １ ６ ０ ０ ）
０ ． ４ ５
０． １ ８ ０． ７ ５ ０． ７ ５
注 ：①括号内为最大工况产量；②所有产量是指在 ０ ９ Ｃ ， ０ ． １ ０ １ ３ Ｍ Ｐ ａ （ Ａ ）状态下的体积流量 ，下同。
图 ， 中石化 ４ ８ ０ ０ ０ ｍ ３ ／ ｈ 氮气循环内压缩流程空分设备流程简图
针对氧产品和氮产品压力高、氮产品压力等级 多、氮产品温度高和装置规模大的特点，经过多个 方案比较 ，空分设备采用氮气循环单泵 内压缩流 程 ，即采用增压氮压机 ＋ 液氧泵、并通过换热器系 统的合理组织来取代氧压机，同时增压氮压机既作 产品氮压机又作循环增压氮压机。这一流程具有安 全性好 ，可靠性高、操作维护方便，配置合理，投
收稿 日期 ：２ ０ ０ ５ － ０ ３ － １ ０ 作者简介：倪剑刚 （ １ ９ ７ ２ －
型内压缩流程空分设备，以优秀的技术水平和服务 意识，为我国的化工事业做出了应有的贡献。现就
典型的项 目做一介绍。
１ 中石化安庆、 湖北化肥分公司４ ８ ０ ０ ０ ｍ ３ ／ ｈ
空分设备
１ ． ， 技术参数和流程
５ ２ ０ ０ ０ 耐／ ｈ 空分设备主要技术参数见表 ２ ，流
程如图 ２ 所示。
表 ２ 中原大化 ５ ２ ０ ０ ０ ｍ ３ ／ ｈ 空分设备主要技术参数
产 品名称 氧气 高压氮气
产量／（ ｍ ３ ／ ｈ ）
５ ２ ０ ０ ０ ９ （ 义 洲 ） ３ ２ １ ０ ０ ２ （ 洲 】０ ８ ０ ０ １ ６ ０ ０ ２ ５ ０ ０ ２ ５ ０ ０
计参数和流程形式等方面进行了论述。最后总结了杭氧对于不同类型的化工型内压缩流程空分设 备在流程组织和系统配里等方面的经验 关键词：大型空分设备 ；化工型；内压缩流程；系统配置 中图分类号：Ｔ Ｂ ６ ５ ７ ． ７ 文献标识码：Ａ
ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ｏ ｆ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ － ｏ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ Ａ Ｓ Ｕ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ｍ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｍ ａ ｄ ｅ ｂ ｙ Ｈ Ｙ
提供氧气，副产品液氮和气氮供工艺装置和公用工
程使用。
２ ２ １ ４ ５ ｋ Ｗ，循环增压氮压机 的轴功率最大达到
２ １ ３ ２ ４ ｋ Ｗ，汽轮机的输出功率最大达到 ４ ３ ４ ６ ９ ｋ Ｗ ｏ
１ ． ２ ． ２ 空冷系统 空冷系统用于冷却和洗涤原料空气，包括空冷 塔、水冷塔、高低温水泵和氨冷器等。空冷塔和水
纯
度
压力／ Ｍ Ｐ ａ （ Ｇ ）
４． ６
８． １ ５
冷塔均采用散堆填料塔， 效率高，操作弹性大。空
冷系统通过水冷塔来充分利用污氮气的不饱和吸湿 性 ，降低冷却水温度 ，从而降低氨冷器的制冷量， 节省投资及运行费用。
１ ． ２ ． ３ 分子 筛纯化 系统
Ｘ９ ９ ． ６ ％Ｏ Ｚ
＜ ｌ ｏ ｘ １ ０ 一 ６ 仇
〕９ ９ ． ９ ９ ９ ％ Ａ ｒ
０． ７ ０． ４ ６
１ ４ ５ ０ ０ （ １ ６ ０ ０ ０ ）
１ ３ ０ ０ （ １ ３ ０ ０ ） １ ２ ６ ０ （ １ ３ ５ ０ ） ２ ５ ０ ０ （ ３ ０ ０ ０ ） ２ ０ ０ ０ （ ３ ０ ０ ０ ）
１ ３ ０ ０ （ １ ３ ０ ０ ）
场Ｈ ａ ｎ 盯ａ ｎ ｇ（ Ｈ Ｙ ）ｆ ｏ ｒ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ａ ｅ ｒ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ， ｆ ｏ ｃ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｓ ｏ ｍ ｅ ｅ ｒ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ ， ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，
设计 ，现为杭氧股份有限公司设计院项 目室主任。
深冷技术 ２ ０ ０ ５年第 ５ 期
Ｃ ｙ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎ Ｑ ５ ２ ０ ０ ５
１
专题综述
有效气 （ Ｃ Ｏ ＋ Ｈ Ｚ ）生产能力为 １ ４ ２ ０ ０ ０ 耐／ ｈ ｏ
４． ５ ２ ８． ２ ３． ２
２． ２
湖北化肥 ４ ８ ２ ０ ０ （ ５ ０ ６ １ ０ ） ２ ４ ３ ０ ０ （ ２ ９ １ ８ ０ ） ２ ６ ４ ０ ７ （ ２ ９ ０ ０ ０ ）
办９ ９ ． ６ ％０ ２
４ ８ ２ ０ ０ （ ５ ０ ６ １ ０ ） ２ ４ ３ ０ ０ （ ２ ９ １ ８ ０ ） ２ ８ ２ ０ ０ （ ３ ２ ０ ０ ０ ） ２ ５ ０ ０ （ ３ ０ ０ ０ ） １ ４ ３ ０ ０ （ ２ １ ６ ０ ０ ） １ ６ ７ ０ ０ （ １ ８ ７ ０ ０ ）