空分裝置的持續調整及節能改造

閆長江

(山東臨沂恒昌焦化股份有限公司 山東臨沂 276132)

空分裝置的持續調整及節能改造

閆長江

(山東臨沂恒昌焦化股份有限公司 山東臨沂 276132)

針對空分裝置電耗較高的實際情況，對其進行了持續的工藝調整和節能改造。改造后，每天節電20 000 kW·h，年節約運行成本超過500萬元，實現了空分裝置的經濟、安全、穩定運行。

空分；分子篩再生氣；蒸汽加熱器

山東臨沂恒昌焦化股份有限公司(以下簡稱恒昌焦化公司)100 kt/a焦爐煤氣制甲醇裝置的弛放氣供恒昌科技公司用于生產合成氨，KDON- 8000/15000型空分裝置所生產的高純度氧氣全部供純氧甲烷轉化爐使用，部分氮氣作為生產合成氨的原料氣。空分裝置中的空氣壓縮機采用離心式壓縮機(功率4 300 kW，電壓1 000 V)，氮氣壓縮機和氧氣壓縮機為往復式壓縮機，再生氣加熱采用電加熱器作為熱能來源(功率1 092 kW)。該套空分裝置于2010年7月投產后生產穩定，但日電耗達140 000 kW·h，實際運行成本較高。

1 存在的問題及調整措施

1.1 分子篩再生氣的調整

設備制造企業最初調整再生污氮氣流量為15 000～16 000 m3/h(標態)，整個過程中污氮氣很少調整，造成空氣壓縮機和電加熱器的負荷較大，為此，分子篩再生氣進行如下調整。

(1) 加熱。在壓縮空氣中CO2含量基本不變的情況下，分子篩再生氣的流量逐步降至12 500 m3/h(標態)，同時加熱溫度由183 ℃降至182 ℃。根據純化系統各項再生工藝指標看，完全可滿足要求。

(2) 冷吹。吸附器冷吹時，將再生污氮氣流量逐步降至14 500 m3/h(標態)，保證有足夠的冷吹氣源以滿足吸附器解析要求。

(3) 再生。根據壓縮空氣中CO2含量不變的情況，將再生冷吹氣流量降至12 500 m3/h(標態)，冷吹峰值溫度由148 ℃降至147 ℃。根據純化系統冷吹階段再生工藝指標看，效果良好。

隨著純化系統再生加熱氣和冷吹氣流量的下降，逐步關小空氣壓縮機組導葉開度并降低排氣量。在甲醇生產裝置產量不斷增加、產品氧氣流量也隨之提高的情況下，空氣壓縮機組平均排氣量由42 000 m3/h(標態)降至40 000 m3/h(標態)，平均電流由235 A降至228 A。通過對不同階段再生氣流量的調整，運行月電耗下降至4 100 000 kW·h。

1.2 降低氧氣純度，提高氧氣提取量

空分裝置開車后，氧氣純度一直控制在96%(體積分數，下同)以上。因轉化爐純氧轉化對氧氣純度沒有明確的要求，故逐步調整氧氣純度至92%后生產情況無變化，而氧氣提取率由92%提高至94%以上，空氣量由40 000 m3/h(標態)下降至38 000 m3/h(標態)，空氣壓縮機運行電流下降8 A左右。

1.3 停開氮氣壓縮機組

甲醇裝置正常運行時，氮氣用量不大，因液氮產量小、銷售價格不高，經與設備制造企業協商后新增1臺液氮汽化器，液氮儲槽內的液氮經液氮汽化器升壓后供后工序使用，日節電1 600 kW·h。

1.4 蒸汽加熱器代替電加熱器

甲醇裝置滿負荷運行后，經不斷技術改造及工藝優化調整，甲醇合成塔及轉化廢熱鍋爐自產蒸汽量得到大幅提升，富余的中壓蒸汽經二次減壓后并入低壓蒸汽管網造成熱量損失。為此，采用蒸汽加熱器代替電加熱器加熱污氮再生氣，并對原有的污氮氣管道進行改造，將壓力12 kPa、流量10 000～12 000 m3/h的污氮氣引至蒸汽加熱器，用蒸汽將污氮氣溫度升至180～190 ℃，然后進入純化器活化分子篩。改造后的工藝流程如圖1所示。

圖1 改造后工藝流程

具體操作：①分子篩吸附器加熱再生時，蒸汽加熱器前自動切換閥門開啟，污氮再生氣旁路自調閥V1218關閉，手動調整污氮氣自調閥V1217開度，將污氮再生氣的流量控制在10 000～13 500 m3/h(標態)，流量穩定后閥門投自動，其余污氮氣排放至預冷系統水冷塔；②手動調整蒸汽自調閥開度，將污氮再生氣加熱至180～190 ℃，然后閥門投自動，加熱蒸汽減壓后進入低壓蒸汽管網；③分子篩加熱完畢，吸附器進入冷吹階段，系統自動開啟污氮再生氣旁路蝶閥，然后先開通污氮氣冷吹氣路，再關閉加熱器前污氮氣自動切換閥，切斷污氮再生加熱氣路；④加熱完畢后，手動調節蒸汽自調閥開度，降低蒸汽加熱器加熱溫度至150 ℃后投自動保溫，如影響冷吹污氮氣溫度，則關閉蒸汽加熱器污氮氣出口蝶閥；⑤冷吹時，手動調節污氮氣流量至13 000～14 000 m3/h(標態)，徹底滿足分子篩再生要求(冷吹峰值溫度150 ℃，末期低于20 ℃)。在整個操作過程中，實時觀察露點分析儀，確保在線數據在規定范圍內。

蒸汽加熱器投入運行后，一直較為穩定，實際所用蒸汽量約為14 t/d，加上10%熱損失，共需蒸汽量約為14.3 t/d。原部分中壓蒸汽直接減壓后并入低壓管網，現改為蒸汽加熱器使用減壓后再并入低壓管網，實際使用蒸汽費用可忽略不計，直接經濟效益超過150萬元。

2 結語

通過近幾年的持續改造，空分裝置日電耗基本穩定在120 000 kW·h，比改造前每天節電20 000 kW·h，年節約運行成本超過500萬元。空分裝置節能潛力巨大，應結合各自裝置實際運行工況進行合理改造、優化，從而真正實現節能降耗的目的。

ContinuousAdjustmentandEnergy-SavingRenovationofAirSeparationUnit

YAN Changjiang

(Shandong Linyi Hengchang Coking Co., Ltd., Linyi 276132, China)

In connection with actual condition of higher power consumption of air separation unit, continuous process adjustment and energy-saving renovation of the unit is carried out. After the revamp, daily power saving is 20 000 kW·h, annual saving of operation cost is 5 million yuan, and economic, safe and stable operation of the air separation unit is achieved.

air separation; regeneration gas of molecular sieve; steam heater

閆長江，工程師，負責甲醇廠設備管理工作；13210430288@163.com

TQ028.8

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1006- 7779(2017)05- 0046- 02

2015- 12- 08)