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        國(guó)產(chǎn)低溫深冷分離設(shè)備的節(jié)能改造

        發(fā)布時(shí)間:2018-07-02 來(lái)源: 短文摘抄 點(diǎn)擊:


          [摘 要]近年來(lái),隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展,國(guó)家越來(lái)越重視工業(yè)的安全生產(chǎn)?諝馍罾浞蛛x行業(yè)是工業(yè)的重要組成部分,對(duì)其行業(yè)的典型危險(xiǎn)及有害因素進(jìn)行分析,及時(shí)發(fā)現(xiàn)空氣分離存在的安全隱患,并處理能夠提高空氣分離過(guò)程的安全性,提升分離效果,推動(dòng)空氣深冷分離行業(yè)的快速發(fā)展。因此,相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)重視空氣深冷分離的研究工作,嚴(yán)格控制分離工藝參數(shù),降低安全事故的發(fā)生幾率。
          [關(guān)鍵詞]低溫深冷分離技術(shù);分離設(shè)備;節(jié)能改造
          中圖分類(lèi)號(hào):S345 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2018)24-0234-01
          1.空氣深冷法分離的基本原理
          自然形成或人工合成的介質(zhì)通常為混合物形式,混合物各組分分離提純后均具有不同的利用價(jià)值。深冷分離系根據(jù)介質(zhì)各組分沸點(diǎn)的差異,利用傳熱、傳質(zhì)設(shè)備使各組分分離。以空氣分離為例,其基本原理如下:
          原料空氣在傳熱設(shè)備中進(jìn)行熱量交換至低溫飽和狀態(tài)后送入傳質(zhì)設(shè)備,在塔內(nèi)逐級(jí)熱質(zhì)交換使各組分在操作壓力和溫度下液化、氣化,空氣在塔內(nèi)變成液體聚積在塔底,利用氧、氮沸點(diǎn)之差使之分離,成為產(chǎn)品氣和富氧空氣。分離產(chǎn)品經(jīng)主換熱器復(fù)熱后送出分餾塔,產(chǎn)品氣使用點(diǎn),富氧氣一部分去純化器再生,多于富氧氣出分餾塔直接放空?諝獾纳罾浞蛛x過(guò)程是一個(gè)物理過(guò)程,空氣冷卻與液化并使冷箱內(nèi)的各部分冷卻到各自的工作溫度并始終維持在各自的工作溫度,所需要的“冷量”主要是膨脹機(jī)提供的。
          2.深冷裝置應(yīng)用
          2.1 聚乙烯裝置中的應(yīng)用
          深冷分離回收烯烴成套裝置于2012年10月交付中國(guó)石化中原石油化工有限責(zé)任公司,經(jīng)過(guò)26天安裝調(diào)試,一次投料試車(chē)成功。在驗(yàn)收合格后該裝置目前已正式并入生產(chǎn)系統(tǒng)用以深度回收膜分離尾氣中殘存的有效組分。深冷分離回收烯烴裝置工藝流程:來(lái)自膜分離裝置的-10℃膜分離尾氣,經(jīng)過(guò)排放氣緩沖罐(壓力0.7MPa)后進(jìn)入干燥過(guò)濾器預(yù)處理;然后進(jìn)入保溫冷箱換熱器組逐級(jí)冷卻,在冷卻過(guò)程中膜分離尾氣的溫度逐漸降低至設(shè)計(jì)允許的最低值,此時(shí)氣液兩相的尾氣進(jìn)入低溫氣液分離器。
          低溫氣液分離器底部分離出的液相混合烯烴經(jīng)過(guò)減壓閥節(jié)流返回?fù)Q熱器組換熱后出保溫冷箱,氣液兩相的混合烯烴產(chǎn)品送往產(chǎn)品氣液分離器,經(jīng)過(guò)分離的液相混合烯烴(-15℃,壓力0.15MPa)經(jīng)隔膜泵回收送至PE反應(yīng)器,氣相混合烯烴則送往乙烯裂解裝置的壓縮機(jī)入口。低溫氣液分離器頂部的尾氣返回?fù)Q熱器組,經(jīng)過(guò)主換熱器換熱進(jìn)入透平膨脹機(jī)組絕熱膨脹制取低溫,膨脹后低溫尾氣壓力達(dá)到0.03MPa,接著再次返回?fù)Q熱器組提供低溫冷量,最后進(jìn)入燃燒系統(tǒng)。
          2.2 CO產(chǎn)品氣提取中的應(yīng)用
          深冷分離采用分壓冷凝工藝進(jìn)行CO深冷分離,生產(chǎn)低壓氣態(tài)CO和高壓富氫氣體。醋酸合成采用低壓羰基化反應(yīng)法合成,即CH3OH和CO在催化劑的作用下合成醋酸;乙二醇合成采用羰基化、加氫兩步間接合成法生產(chǎn)工藝,即以煤制氣(CO、H2)為原料,通過(guò)一氧化碳羰基化合成草酸二甲酯,再用草酸二甲酯加氫生成乙二醇。深冷分離產(chǎn)出的低壓氣態(tài)CO,經(jīng)低壓CO壓縮機(jī)升壓后一部分供乙二醇使用,另一部分經(jīng)高壓CO和壓縮機(jī)再次升壓供醋酸合成使用;產(chǎn)出的富氫氣體送至PSA界區(qū)提氫,PSA提取的高純度氫氣送至乙二醇合成。
          生產(chǎn)合成醋酸僅需要合成氣中的CO,而單一生產(chǎn)醋酸需要合成氣全變換,對(duì)裝置和催化劑要求更苛刻,醋酸和乙二醇裝置聯(lián)合生產(chǎn),使用CO和H2能更好地調(diào)整變換深度,保證裝置的可靠運(yùn)行。
          3.低溫深冷分離設(shè)備改造
          3.1 設(shè)備概況
          某企業(yè)氣化裝置采用2臺(tái)膜片式氮壓機(jī)將0.5MPa、500m3/h的低壓氮?dú)鈮嚎s至13.2MPa,送入高壓氮?dú)鈨?chǔ)罐,供氣化裝置置換使用。該氮壓機(jī)型號(hào)為GD4-300/4.5-132,電機(jī)功率為75kW,正常生產(chǎn)時(shí)1開(kāi)1備。該氮壓機(jī)在使用過(guò)程中故障頻繁(平均每年檢修26次),嚴(yán)重影響到裝置運(yùn)行安全。柱塞式低溫液氮泵故障率低,維修量小,電耗低,且通過(guò)該泵加壓空分液氮儲(chǔ)槽的液氮至13.2MPa,汽化成高壓氣體后,完全可滿足工藝需要。因此決定對(duì)高壓氮?dú)夤庀到y(tǒng)進(jìn)行改造,使用低溫液氮泵加壓、汽化液氮來(lái)提供高壓氮?dú)狻?br>  3.2 改造內(nèi)容
         。1)新增2臺(tái)柱塞式低溫液氮泵(1用1備),將液氮加壓至13.2MPa后,送至600m3/h的水浴式汽化器內(nèi),汽化成高壓氣體后,通過(guò)新增高壓氮?dú)夤芫送往氣化裝置高壓氮?dú)鈨?chǔ)罐。
          (2)將氣化裝置的氮?dú)鈨?chǔ)罐壓力控制在11.0MPa~13.0MPa,在儲(chǔ)罐壓力低于11.0MPa時(shí),自動(dòng)啟動(dòng)液氮泵,高于13.0MPa時(shí),自動(dòng)停運(yùn)液氮泵。
          3.3 技改內(nèi)容
          原設(shè)計(jì)空分裝置增壓機(jī)一段抽出的1.20MPa、40℃、1320m3/h空氣通過(guò)儀表空氣外送閥V11/V12送至儀表空氣管網(wǎng)。改造前后的磨煤機(jī)氣動(dòng)離合器供氣示意圖見(jiàn)圖1(虛線部分為改造新增部分)。
          為保證磨煤機(jī)正常運(yùn)行,進(jìn)行了以下技術(shù)改造:在空分裝置增壓機(jī)一段儀表空氣抽出管道上引出DN20mm、PN2.5的碳鋼管道至氣化裝置磨煤機(jī)廠房,作為磨煤機(jī)新的氣源,該氣源在進(jìn)入磨煤機(jī)廠房后,先通過(guò)自力式壓力調(diào)節(jié)閥V17進(jìn)行減壓,之后分3路分別進(jìn)入3臺(tái)儲(chǔ)氣罐,作為磨煤機(jī)氣動(dòng)離合器氣源。為了保證氣源穩(wěn)定,將1#、2#空分裝置增壓機(jī)一段引出的氣源并聯(lián),能夠有效防止單套空分裝置停車(chē)對(duì)磨煤機(jī)造成影響;同時(shí)氣源引出點(diǎn)位于儀表空氣減壓閥(V7/V8)和儀表空氣外送止回閥(V9/V10)之后,在單套空分裝置緊急停車(chē)時(shí),能夠迅速將磨煤機(jī)氣源與增壓機(jī)進(jìn)行有效隔離;雙系統(tǒng)同時(shí)停車(chē)時(shí),儀表空氣通過(guò)儀表空氣外送閥(V11/V12)進(jìn)入磨煤機(jī)氣動(dòng)離合器氣源管網(wǎng),磨煤機(jī)小型空壓機(jī)啟動(dòng)后關(guān)閉氣源供給閥(V13/V14/V15/V16)。
          V17為自力式壓力調(diào)節(jié)閥,能夠有效地將儲(chǔ)氣罐壓力維持在1.0MPa,V18、V19、V20為3臺(tái)磨機(jī)儲(chǔ)氣罐新增氣源進(jìn)口閥,分別與V1、V2、V3配合使用,可根據(jù)需要隨時(shí)投用或切出新增氣源。
          4.改造后的效果
          4.1 減少了小型空壓機(jī)故障頻次
          改造前,小型空壓機(jī)故障頻繁,平均每年檢修空壓機(jī)10次。改造后,小型空壓機(jī)處于熱備狀態(tài),僅在空分裝置開(kāi)停車(chē)期間使用,改造后未發(fā)生設(shè)備故障。
          4.2 延長(zhǎng)了離合器使用壽命
          改造前,平均每年更換3次離合器。改造后,由于新的氣源壓力穩(wěn)定、清潔,離合器帶水事故得到根除,自改造以來(lái)未發(fā)生因氣源帶水造成離合器損壞事件。
          4.3 實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目標(biāo)
          改造前,小型空壓機(jī)平均每天運(yùn)行12h,其功率為4kW,平均月消耗電1440kWh。改造后,以增壓機(jī)一段壓縮空氣為氣源,增壓機(jī)一段循環(huán)氣量為120000m3/h,一段抽出的儀表空氣量為1320m3/h,而磨煤機(jī)消耗的氣量?jī)H為2m3/h,對(duì)于大型壓縮機(jī),該消耗可以忽略。每月可節(jié)電約1440kWh。
          結(jié)語(yǔ)
          通過(guò)增加高壓氮?dú)夂髠湎到y(tǒng)、改變氣化裝置磨煤機(jī)離合器氣源供給方式以及連通兩套空分加溫空氣管道的方式,有效降低了綜合能耗,減少了設(shè)備檢修頻率,提高了裝置安全運(yùn)行保證能力。
          參考文獻(xiàn)
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          [2] 吳艷東.淺析煤制甲醇過(guò)程中的空氣深冷分離[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2017,37(16):122-123.

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