空分裝置后備系統氮氣供應方案的優化

梁世姣 李瑞兵

（中國石化長城能源化工（寧夏）有限公司，寧夏 銀川 750002）

1 概述

中國石化長城能源化工（寧夏）有限公司寧東工業園的甲醇裝置空分單元由兩套空分和一套液體儲存后備系統組成。其中，供氮后備系統主要由兩臺液氮儲槽、各種不同壓力等級的液氮泵及水浴式汽化器組成，即由液氮貯槽通過各個液氮泵得到不同壓力等級的氮，經水浴式汽化器復熱至常溫后進入各自管網送往用戶，以滿足不同工序對氮氣壓力的要求。

2 氮氣供應設計方案

原設計方案如圖1所示。直接在精餾塔下塔頂部抽出一股0.45MPa的氮氣經低壓板式換熱器復熱至常溫后進入低壓氮氣（簡稱N3）管網；0.45MPa事故氮氣（簡稱N4）由液氮貯槽通過后備泵P605/P606、P607經水浴式汽化器復熱至常溫后分別送給甲醇項目及園區其它工序；5.9 MPa中壓氮氣（簡稱N2）由液氮貯槽通過后備泵P608經水浴式汽化器復熱至常溫后供給下游工序。

圖1 原設計方案簡圖

3 存在的問題

總體來說，原設計基本滿足用戶對氮氣的需求。但在實際生產中存在兩個問題:

3.1 P607沒有備用泵，一旦出現故障，無法保證園區事故氮氣供給。

3.2 P607設計流量為5000 Nm3/h，但實際外送流量遠大于設計值，有時甚至達8000 Nm3/h，而與其對應的汽化器的汽化能力只有7000 Nm3/h，當P605/P606、P607同時供氣時，易超出汽化器的汽化能力，導致氮氣溫度無法控制到常溫。

4 優化方案

針對以上問題結合生產流程進行工藝優化（如圖2所示）。

圖2 優化方案簡圖

4.1 送園區的N4與送甲醇的N4等級相同，在P605、P606的總管上增加與P607的連通閥，當P605/P606、P607任一路有故障時，可打開連通閥通過另一路外送氮氣。

4.2 兩路N4與N3的等級相同，增加V1、V2、V3、V4、V5、V6閥將三路氣體管線聯通，同時為方便檢修在相鄰閥門間增設8字盲板和排氣導淋。正常生產時6個閥門全關，8字盲板導通，兩道切斷閥中間的導淋全開。當園區急需要N4，而P607泵因沒有提前冷備或預冷不徹底等原因無法及時啟動時，可通過開V1、V2、V3、V4閥給后系統快速送氣；同樣，當甲醇需要N4而P605/P606不能及時啟動時，關閉V3、V4閥，打開V5、V6閥，可迅速給甲醇生產送氣；若后系統需要N3量較多，空分無法及時供足N3，可以通過N4管網進行補償，保證N3的正常供應。

4.3 由于P607實際開車流量比其設計值大得多，因此在泵出口、進汽化器前增設回流管線和回流液控制閥，將回流管線接到P608的回流閥之后的管道上，使部分液氮回流至液氮貯槽，從而減少了通過汽化器的液氮量，保證外送N4的溫度。P608正常外送時，出口壓力為5.9MPa，因其回流閥為減壓閥，且液氮儲槽內的壓力為10kPa左右，所以回流閥后的壓力很低，不會影響P607的正常回流。

5 優化方案的優點

增設N3、N4連通閥，避免了因某臺機泵故障而導致下游工段供氮短缺，能快速滿足用戶對N3、N4的需求，也起到了穩定管網壓力的作用；加8字盲板和排氣導淋，使檢修更加的安全可靠；后備事故氮泵無需時刻冷備，降低了能耗。可見，不管是從成本還是從安全、能耗方面考慮，優化后的氮氣供應方案都要優于原設計方案。

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