煤制烯烴項(xiàng)目空分裝置技術(shù)特點(diǎn)探究

章佳龍

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，煤化工項(xiàng)目的規(guī)模也在不斷增加，隨之而來的是對(duì)氧氣需求的不斷提升，這就使得配套的空分裝置技術(shù)也在逐漸地增多。在現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大背景下，將煤質(zhì)烯烴空分裝置融入新工藝與新技術(shù)顯得尤為重要，且也符合現(xiàn)階段我國(guó)的煤化工項(xiàng)目運(yùn)行要求。筆者以神華包頭的煤制烯烴項(xiàng)目（該項(xiàng)目是650 kt/a烯烴產(chǎn)量的大型煤化工項(xiàng)目）為例對(duì)裝置的工藝流程進(jìn)行分析后對(duì)裝置特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的探究。

關(guān)鍵詞：煤制烯烴 空分裝置 技術(shù)特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TQ028 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）09（a）-0030-02

神華包頭的煤制烯烴項(xiàng)目的空分裝置采用現(xiàn)階段較為普遍的汽輪機(jī)全低壓分子篩凈化、全精餾制氬、“一拖二”的工藝還有液氧內(nèi)壓縮流程，這些技術(shù)都是行業(yè)中的高端工藝與技術(shù)。與之相配套的低溫閥門、關(guān)鍵動(dòng)設(shè)備以及高壓板式的換熱器都使用進(jìn)口產(chǎn)品，運(yùn)用國(guó)際的前沿產(chǎn)品可以更好地保障裝置的安全使用以及氧產(chǎn)品的提取效率，最終達(dá)到最大程度上降低能耗以及增加設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性和可靠性的應(yīng)用目的[1]。

1 工藝流程分析

空分裝置中的流程，首先空氣會(huì)通過過濾器除掉塵土，經(jīng)由壓縮機(jī)增壓到0.565 MPa，再經(jīng)過空氣冷卻塔冷卻，空氣經(jīng)過冷卻后再經(jīng)由分子篩吸附器進(jìn)行凈化?？諝獗粌艋髮⒎譃閮蓚€(gè)部分：第一部分是空氣凈化后被送進(jìn)空氣增壓機(jī)；另一部分是空分通過低壓板式換熱器受到返流污氮?dú)夂偷獨(dú)獾睦鋮s之后從換熱器底層部門通入下塔[2]。

空氣被空氣增壓機(jī)進(jìn)行3.0 MPa的抽出后通過增壓透平膨脹機(jī)組的增壓端增壓，之后被冷卻后的氣體達(dá)到常溫的狀態(tài)從而通入冷箱中，再通過高壓板式換熱器里進(jìn)行二次冷卻，而后在進(jìn)入到增壓透平膨脹機(jī)。膨脹機(jī)中的濕氣通過氣液分離器，經(jīng)過低壓板式換熱器的匯合作用，同時(shí)通入分餾塔的下塔精餾?？諝庠鰤簷C(jī)中的高壓空氣，經(jīng)由增壓機(jī)的末級(jí)冷器冷卻到常溫狀態(tài)，而后再通過冷箱中的高壓板式的換熱器以及精餾塔中的高壓液氧的作用形成冷卻，經(jīng)過冷卻的空氣大部分經(jīng)過膨脹閥之后作為回流液，其余的部分經(jīng)由減壓后流進(jìn)上塔中部作回流液[3]。

空氣在經(jīng)過分餾塔下塔的精餾作用后，從而獲取到純液氮、污液氮以及液態(tài)空氣，在經(jīng)過上塔進(jìn)行逐步的精餾之后，在上塔底部獲取到液氧。而下塔頂部的氮?dú)馔ㄟ^冷凝之后也可以獲取到液氮。

2 關(guān)于技術(shù)特點(diǎn)的分析

2.1 壓縮單元

空分裝置的增壓機(jī)、汽輪機(jī)以及空壓機(jī)都是MAT-T公司所提供的（MAT-T公司是國(guó)際知名的壓縮機(jī)供應(yīng)商）。受地域的限制因素，汽輪機(jī)通過空冷方式進(jìn)行冷卻，通過這一手段，僅4套空分裝置就能節(jié)水11 000 m3/h。

空氣避免不了地含有機(jī)械雜質(zhì)及灰塵，要想保障壓縮機(jī)可靠且持續(xù)工作，就要在通過壓縮機(jī)之前將空氣實(shí)行過濾，為了解決過濾問題，可采用普遍使用的自潔式過濾器。這個(gè)過濾器具有反吹耗氣少、適用性比較強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、占用面積少以及防腐性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

2.2 預(yù)冷單元

想要確保日后凈化單元的穩(wěn)定運(yùn)行，需將空壓機(jī)中的壓縮空氣實(shí)行降溫，在經(jīng)過空氣預(yù)冷系統(tǒng)時(shí)，可以使得空氣的溫度降低，并除掉多數(shù)水溶性的不利物質(zhì)，比如NO2、SO2、NH3等等。

但是這一項(xiàng)目中的氮?dú)馐Ｓ啾容^多，所以，在這一裝置的遇冷三元中設(shè)置水冷塔以及空冷塔，并且都使用填料塔。通過運(yùn)用氮?dú)夂退鄣母稍镄阅苓M(jìn)行吸濕，再利用去空冷塔和水冷塔的噴淋功能進(jìn)行換熱，使得空氣的溫度降低。應(yīng)用填料塔具有多重優(yōu)勢(shì)，它可以使得傳熱傳質(zhì)效果比較好、能耗低以及可操作性較強(qiáng)，相比篩板塔，它的塔徑可很大程度地縮小。而且運(yùn)用這一流程，可以簡(jiǎn)化運(yùn)行方式，從而增加裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性[4]。

2.3 凈化單元

這一空分裝置進(jìn)行了兩臺(tái)臥式的分子篩吸附器的設(shè)置，使用交替式的方法進(jìn)行運(yùn)行，一臺(tái)運(yùn)行時(shí)另一臺(tái)再生，再生的系統(tǒng)均通過飽和蒸汽的加熱從而再生污氮。為了提高裝置可靠的運(yùn)行度，系統(tǒng)中的切換閥都使用進(jìn)口閥門。在吸附的過程里，水先被吸附，其次是一些氮?dú)浠衔镆约岸趸嫉龋峭p床層的模式，上層是分子篩吸附劑，下層是活性氧化鋁，值得注意的是，活性氧化鋁的比分子篩的機(jī)械強(qiáng)度大，并且還有較強(qiáng)的吸附水分的作用，還能在下層達(dá)到很好的支撐作用，不僅可以減少分子篩的用量還能較好地保護(hù)分子篩以及分布?xì)怏w。

2.4 制冷單元

空分裝置的冷度主要來源就是膨脹機(jī)制冷，所以，對(duì)于這一單元供應(yīng)的制冷效率以及合理性就顯得尤為重要。膨脹機(jī)經(jīng)由電機(jī)制動(dòng)、增壓制動(dòng)以及風(fēng)機(jī)制動(dòng)這幾個(gè)過程。在這一項(xiàng)目運(yùn)行過程中，制冷的單元運(yùn)用增壓膨脹機(jī)來增加膨脹機(jī)入口的壓力從而提高單位膨脹的制冷量，以達(dá)到最大程度降低能耗的目的。

因?yàn)槭褂玫脑鰤号蛎浌に囀沟脫Q熱器的受壓力增加，為了進(jìn)一步保證生產(chǎn)的安全性，所以，均使用進(jìn)口的高壓板式換熱器來進(jìn)行運(yùn)行。

2.5 精餾單元

精餾塔均使用填料塔，低溫調(diào)節(jié)閥也都應(yīng)用進(jìn)口的閥門。因?yàn)樗呔哂幸欢ǖ南拗疲?，?yīng)用上下塔進(jìn)行分置的設(shè)計(jì)方式，利用液氧工藝的循環(huán)泵使得液體與冷凝蒸發(fā)器相連接。

2.6 產(chǎn)品外送

由于煤化工的氧氣消耗著實(shí)較大以及壓力的等級(jí)高等，舊式的外壓縮流程已經(jīng)不適合現(xiàn)階段的生產(chǎn)流程，所以為了更好地解決問題，使用液氧內(nèi)壓縮流程、氧氣壓縮機(jī)被進(jìn)口的高壓液氧泵代替進(jìn)行在線冷備用，如若運(yùn)行泵發(fā)生故障，備用泵可在10 s內(nèi)達(dá)到正常的工作運(yùn)行狀態(tài)，由此可見，內(nèi)壓縮流程的使用可靠性比較強(qiáng)。

3 裝置優(yōu)勢(shì)分析

通過以上的介紹以及分析可以看出，在進(jìn)行煤制烯烴項(xiàng)目中使用空分裝置具有諸多優(yōu)勢(shì)，以下是對(duì)裝置優(yōu)勢(shì)的淺析。

3.1 工藝較為先進(jìn)

這一項(xiàng)目的裝置均使用當(dāng)前國(guó)際上較為先進(jìn)的技術(shù)，從而逐步地完善氧氣提取的實(shí)施過程，進(jìn)而使得提取氧氣的效率達(dá)到99%以上，而裝置單位的能耗僅僅是0.598 kW·h/m3，這樣的數(shù)值足以見得這一工藝已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際上的前沿水準(zhǔn)，而且符合現(xiàn)階段的項(xiàng)目發(fā)展要求，可以起到推進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施的重要作用，從而加快實(shí)施進(jìn)度，提高整體的工作效率。

3.2 設(shè)備配置佳

項(xiàng)目中的關(guān)鍵設(shè)備都采用國(guó)際上的著名品牌及產(chǎn)品，目的就是要保證項(xiàng)目裝置運(yùn)行的安全性、可靠性以及平穩(wěn)性，提高項(xiàng)目的整體配置水平，通過合理的技術(shù)手段避免項(xiàng)目故障出現(xiàn)，從而使得施工進(jìn)度按照計(jì)劃進(jìn)行，為提高氧氣產(chǎn)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 控制系統(tǒng)較為穩(wěn)定

設(shè)備的控制系統(tǒng)也都使用國(guó)際先進(jìn)的系統(tǒng)、CCS壓縮機(jī)控制系統(tǒng)以及DCS集散控制系統(tǒng)，運(yùn)用前沿的系統(tǒng)會(huì)很大程度上加強(qiáng)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性以及可靠性，最終達(dá)到降低能耗的目的。

4 結(jié)語

空分裝置在煤質(zhì)烯烴項(xiàng)目中的應(yīng)用雖然具有諸多優(yōu)勢(shì)，但在凈化單元的設(shè)計(jì)上仍存在很多問題，現(xiàn)在只能采用臥式分子篩吸附器進(jìn)行運(yùn)行。由于空分裝置的規(guī)模在逐步擴(kuò)大，分子篩吸附器的占地面積以及尺寸也伴隨著增加。要想解決這一問題，在啟動(dòng)項(xiàng)目前，就要積極地引進(jìn)新式的、先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)一步地升級(jí)裝置技術(shù)，從而達(dá)到最大程度降低耗能以及最高生產(chǎn)的目的。

參考文獻(xiàn)

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