空分裝置污氮氣提純及預冷系統技術改造及效果

王金山

[摘要]介紹新疆哈密廣匯新能源60000Nm³/h空分裝置、預冷系統的基本情況，比較污氮氣提純裝置及預冷系統技術改造前后對空分裝置生產能力的提升情況，改造后的新疆哈密廣匯新能源60000Nm³/h空分裝置單套運行全廠氮氣緊缺的問題得到解決，避免了雙系列低負荷運行空分裝置能耗高，提高整個生產裝置的安全性及穩定性。

[關鍵詞]空分裝置；技改新增污氮氣提純裝置；淡水預冷塔上水技改為一次水：技改：效果

一、新疆哈密廣匯新能源60000Nm³/h空分裝置設備配備簡述

新疆哈密廣匯新能源AB兩套空分裝置采用Linde KDON-60000/33000內壓縮流程。汽輪機組為MAN機組，汽輪機為DK080/170R型，空壓機為RIKT125型，增壓機為RG50型，單套單臺ACD TC6000膨脹機，單套兩臺法國cryostar VP 3/305/7.5G-2.9-CB-WB C/0液氧泵：配備100m³液氧、液氮儲槽后備安保系統及四臺29.5m³/min單螺桿油氣混合壓縮儀表空壓機（三開一備），最大提供10000Nm³/h中壓氮氣及8910m³/h儀表空氣。

二、新疆哈密廣匯新能源60000Nm³/h空分裝置原設計流程簡述

空分系統采用預冷、分子篩純化流程：精餾塔采用雙級精餾塔，主冷凝蒸發器為上下塔連接的紐帶。下塔頂取出33000Nm³/h、0.46MPa、<10ppmO，的低壓氮氣供全廠使用；上塔底部主冷中取出75m³/h、>99，6%O₂液氧，通過液氧泵提壓至3.7MPa與高壓板式換熱器換熱氣化為60000Nm3/h氣氧供氣化爐使用：上塔頂取出211026Nm³/h、37KPa、<2.5%O₂污氮氣，其中53600Nm³/h供分子篩再生、157426Nm³/h供淡水預冷塔降溫做8-15℃冷凍水使用。

由于全廠低壓氮氣使用量大，單套空分無法滿足全廠化工生產系統安全、平穩、高負荷運行的低壓氮氣要求：本廠地處新疆哈密地區，長年風季，循環水質差，造成氮水預冷塔頂部水分布器堵塞嚴重，氮水預冷塔液位無法維持，去空氣冷卻塔的冷凍水量嚴重不足，導致壓縮空氣進分子篩入口溫度超過設計值15℃，嚴重縮短分子篩的使用壽命及難以保證空分裝置的安穩長滿優運行。

三、新疆哈密廣匯新能源60000Nm³/h空分裝置污氮氣提純及預冷系統改造后流程簡述

將空分污氮換熱器出口去淡水預冷塔降溫的污氮氣取用20000Nm³/h，通過氮氣壓縮機加壓到0，7MPag后，先取走5000Nm³/h建立全廠污氮氣管網，供全廠氮氣純度要求不高的用戶使用，剩余15000Nm³/h污氮氣通過氮精制提純后，得到8000Nm³/h、0.5MPag、露點-70℃、>99.9%N2的純氮氣送入低壓氮氣管網供全廠使用。（氮氣壓縮機和制氮機通過當前使用RS-View32軟件和通訊方式實現在中控遠程控制。）

由于污氮氣提純裝置使用20000Nm³/h污氮氣后，造成水冷塔污氮氣量不足，分子篩入口溫度難以保證，通過水冷塔上水技改為一次水來解決。由于本廠地處新疆哈密地區，離新疆天山支脈50多公里，一次水來源于天山雪水，水質清澈，溫度較低12-18℃，通過管道泵加壓后進氮水預冷塔再次降溫至8-15℃，滿足分子篩吸附溫度，多余的污氮氣去污氮提純制純氮氣裝置，提高空分氮氣的產能。

四、技術改造后的效果

（一）目前兩套制氮機外送純氮氣量7000-8000Nm³/h，純度100-400ppmO，制氮機的負荷為90%左右，在保證純度的前提下，氮氣能夠穩定的外送，氮壓機外送污氮氣管網流量7000Nm³/h（設計5000Nm³/h），超出設計140%，有效的緩解了裝置氮氣緊張的局面，提高的全廠裝置運行的安全，為裝置的高負荷運行提供保障。

（二）污氮氣提純氮氣裝置純氮氣及污氮氣外送后，全廠低壓氮氣管網的壓力比之前有很大的提高（由190KPa上升到330Kpa左右），避免空分1000m³和100m³液氮儲槽提供氮氣并入低壓氮氣管網，滿足了全廠低壓氮氣的用量，確保全廠化工系統安全、穩定、高負荷運行。

（三）1000m³和100m³液氮儲槽、100m³液氧儲槽處于高液位，同時實現液氧、液氮外賣。

（四）氮精制污氮氣、純氮氣外送后，1000m³和100m³液氮儲槽并入低壓氮氣管網的氣量減少或停送，液氮、液氧儲槽呈上升趨勢。2016年全年空分單系列氧負荷60000-64000Nm³/h，同時實現液氧外售2559.38t，液氮外售19.98t。

五、結論

通過污氮氣提純及預冷系統技術改造，使單套空分裝置的操作空間及可調范圍增大，解決了全廠低壓氮氣使用量緊缺的問題：實現了單套空分裝置增產氮氣、節能降耗的目的，確保全廠化工生產系統安全、穩定、長周期、高負荷運行的技術效果。endprint