一種增加空分高壓氮氣氣量的技改方法

摘 要：河南晉煤天慶煤化工有限責任公司現有2套25000m3/h的空分裝置，該裝置于2014年投產，自公司投產以來，隨著天慶公司生產規模的擴大，對高壓氮氣的用量明顯增加，針對系統存在的單套裝置運行時高壓氮氣量不足的實際情況，提出了增加高壓氮氣量的技改方案，既滿足一期運行所需負荷，又避免2套空分系統運行造成的能源浪費，以期對同類空分裝置有借鑒意義。

關鍵詞：空分設備;技改;高壓氮氣負荷

1 工藝簡介

河南晉煤天慶煤化工有限責任公司（以下簡稱天慶公司）有2套25000m3/h的空分裝置，該裝置是天慶公司18/30/5煤化工項目配套項目，型號為：KDONAr25000/33000/700，主要流程為空氣經自潔式過濾器凈化，在空壓機壓縮至0.49MPa后進入空冷塔冷卻至12℃以下，通過分子篩吸附器除去水、二氧化碳及部分碳氫化合物后，一部分直接進入冷箱，在低壓主換熱器中冷卻后進入下塔;另一部分進入增壓機進一步壓縮，增壓機一段出口部分約0.9MPa的空氣送入儀表空氣管網;從增壓機的二段出口抽出部分氣體（2.5MPa）進入增壓透平膨脹機，膨脹后的空氣進下塔;增壓機末級出口的高壓空氣（6.5MPa）在高壓主換熱器和內壓縮的液氧、液氮換熱液化，經節流閥節流后進入氣液分離器進行氣液分離后進入下塔。在下塔頂部抽出20000Nm3/h的液氮經液氮泵加壓至4.8MPa在主換熱器內氣化后作為高壓氮氣產品送后系統;在主冷底部抽出25000Nm3/h液氧經液氧泵加壓至4.8MPa在主換熱器內氣化后作為高壓氧氣產品送出;一部分氮氣13000Nm3/h從上塔頂部抽出經低壓主換熱器復熱后進入氮壓機壓縮至0.66MPa作為低壓氮氣產品送管網;氬餾份由上塔抽出后進入粗氬塔Ⅰ底部與粗氬Ⅱ塔來的粗液氬熱質交換后，進入粗氬Ⅱ塔下部，在粗氬Ⅱ塔頂部得到含氧小于lppm的工藝氬進入精氬塔，粗氬Ⅱ塔底部的粗液氬經粗液氬泵加壓后返回上塔，粗氬Ⅱ塔冷凝器內的液空蒸氣返回上塔;粗氬Ⅱ塔和精氬塔冷凝器的冷源分別采用過冷后的下塔液空和下塔液氮;精氬塔蒸發器的熱源為下塔頂部的氮氣。產出的液氧、液氮、液氬產品分別送入1503液氧、100m3液氮和150m3液氬儲槽。從液氧儲罐引出的液氧經泵加壓至4.8MPa，在水浴式氣化器的液氧通道中氣化后送入氧氣管網。從液氮儲罐引出的液氮經泵加壓至0.6MPa，在水浴式氣化器的液氮通道中氣化后送入低壓氮氣管網。

2 存在問題簡述

天慶公司共有兩期生產裝置，一期裝置生產尿素、二期裝置生產煤制天然氣，當一期生產裝置正常運行時，只啟動一套空分設備就可以滿足高壓氧氣負荷（24000Nm3/h左右），但高壓氮氣負荷無法滿足使用量（單套空分裝置最多可以供應高壓氮氣負荷為23000Nm3/h左右，無法滿足32000Nm3/h的系統使用量）。若此時運行兩套空分裝置雖然可以滿足后系統對高壓氧氣、氮氣的使用量，但也造成了極大地能源浪費。為了最大限度的挖潛增效，如何滿足天慶公司只有一期裝置運行時使單套空分運行并滿足后系統高壓氮氣用量，成為亟待解決的問題。

3 技改方案

根據天慶公司空分裝置實際情況進行技改，在利用原有設備的基礎上增加兩臺往復式低溫泵，從液氮儲罐出液閥引出約9000Nm3/h的液氮進入往復式低溫泵加壓至4.8MPa，利用原有水浴式汽化器的高壓液氧通道，氣化至常溫后并入高壓氮氣管網，原高壓氧氣管網加盲板封死不用。往復式低溫泵的回氣管路接入液氮儲罐的放空管，回收部分液體。

4 結語

此方法不僅解決了天慶公司只有一期裝置運行時單套空分運行滿足后系統32000Nm3/h的高壓氮氣用量，同時避免了兩套空分裝置運行帶來的能源浪費，還利用了空分裝置原有閑置設備。提高了空分裝置高壓氮氣負荷的同時，降低了公司的運行成本，給公司帶來了可觀的經濟效益。

作者簡介：

胡曉鋒（1990.06-），男，漢，河南安陽，本科，助理工程師，研究方向：化工工藝。

（河南晉煤天慶煤化工有限責任公司，河南 焦作 454550）