空分装置污氮气提纯及预冷系统技术改造及效果

王金山

[摘要]介绍新疆哈密广汇新能源60000Nm³/h空分装置、预冷系统的基本情况，比较污氮气提纯装置及预冷系统技术改造前后对空分装置生产能力的提升情况，改造后的新疆哈密广汇新能源60000Nm³/h空分装置单套运行全厂氮气紧缺的问题得到解决，避免了双系列低负荷运行空分装置能耗高，提高整个生产装置的安全性及稳定性。

[关键词]空分装置；技改新增污氮气提纯装置；淡水预冷塔上水技改为一次水：技改：效果

一、新疆哈密广汇新能源60000Nm³/h空分装置设备配备简述

新疆哈密广汇新能源AB两套空分装置采用Linde KDON-60000/33000内压缩流程。汽轮机组为MAN机组，汽轮机为DK080/170R型，空压机为RIKT125型，增压机为RG50型，单套单台ACD TC6000膨胀机，单套两台法国cryostar VP 3/305/7.5G-2.9-CB-WB C/0液氧泵：配备100m³液氧、液氮储槽后备安保系统及四台29.5m³/min单螺杆油气混合压缩仪表空压机（三开一备），最大提供10000Nm³/h中压氮气及8910m³/h仪表空气。

二、新疆哈密广汇新能源60000Nm³/h空分装置原设计流程简述

空分系统采用预冷、分子筛纯化流程：精馏塔采用双级精馏塔，主冷凝蒸发器为上下塔连接的纽带。下塔顶取出33000Nm³/h、0.46MPa、<10ppmO，的低压氮气供全厂使用；上塔底部主冷中取出75m³/h、>99，6%O₂液氧，通过液氧泵提压至3.7MPa与高压板式换热器换热气化为60000Nm3/h气氧供气化炉使用：上塔顶取出211026Nm³/h、37KPa、<2.5%O₂污氮气，其中53600Nm³/h供分子筛再生、157426Nm³/h供淡水预冷塔降温做8-15℃冷冻水使用。

由于全厂低压氮气使用量大，单套空分无法满足全厂化工生产系统安全、平稳、高负荷运行的低压氮气要求：本厂地处新疆哈密地区，长年风季，循环水质差，造成氮水预冷塔顶部水分布器堵塞严重，氮水预冷塔液位无法维持，去空气冷却塔的冷冻水量严重不足，导致压缩空气进分子筛入口温度超过设计值15℃，严重缩短分子筛的使用寿命及难以保证空分装置的安稳长满优运行。

三、新疆哈密广汇新能源60000Nm³/h空分装置污氮气提纯及预冷系统改造后流程简述

将空分污氮换热器出口去淡水预冷塔降温的污氮气取用20000Nm³/h，通过氮气压缩机加压到0，7MPag后，先取走5000Nm³/h建立全厂污氮气管网，供全厂氮气纯度要求不高的用户使用，剩余15000Nm³/h污氮气通过氮精制提纯后，得到8000Nm³/h、0.5MPag、露点-70℃、>99.9%N2的纯氮气送入低压氮气管网供全厂使用。（氮气压缩机和制氮机通过当前使用RS-View32软件和通讯方式实现在中控远程控制。）

由于污氮气提纯装置使用20000Nm³/h污氮气后，造成水冷塔污氮气量不足，分子筛入口温度难以保证，通过水冷塔上水技改为一次水来解决。由于本厂地处新疆哈密地区，离新疆天山支脉50多公里，一次水来源于天山雪水，水质清澈，温度较低12-18℃，通过管道泵加压后进氮水预冷塔再次降温至8-15℃，满足分子筛吸附温度，多余的污氮气去污氮提纯制纯氮气装置，提高空分氮气的产能。

四、技术改造后的效果

（一）目前两套制氮机外送纯氮气量7000-8000Nm³/h，纯度100-400ppmO，制氮机的负荷为90%左右，在保证纯度的前提下，氮气能够稳定的外送，氮压机外送污氮气管网流量7000Nm³/h（设计5000Nm³/h），超出设计140%，有效的缓解了装置氮气紧张的局面，提高的全厂装置运行的安全，为装置的高负荷运行提供保障。

（二）污氮气提纯氮气装置纯氮气及污氮气外送后，全厂低压氮气管网的压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液氮储槽提供氮气并入低压氮气管网，满足了全厂低压氮气的用量，确保全厂化工系统安全、稳定、高负荷运行。

（三）1000m³和100m³液氮储槽、100m³液氧储槽处于高液位，同时实现液氧、液氮外卖。

（四）氮精制污氮气、纯氮气外送后，1000m³和100m³液氮储槽并入低压氮气管网的气量减少或停送，液氮、液氧储槽呈上升趋势。2016年全年空分单系列氧负荷60000-64000Nm³/h，同时实现液氧外售2559.38t，液氮外售19.98t。

五、结论

通过污氮气提纯及预冷系统技术改造，使单套空分装置的操作空间及可调范围增大，解決了全厂低压氮气使用量紧缺的问题：实现了单套空分装置增产氮气、节能降耗的目的，确保全厂化工生产系统安全、稳定、长周期、高负荷运行的技术效果。endprint