空气循环、双泵内压缩流程 空分设备的分析.doc

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1、空气循环、双泵内压缩流程空分设备的分析1　58000m³/h空分设备主要性能指标根据公司用气要求，3套空分设备需向煤气化装置提供8.2MPa（G，下同）高压氮气用于粉煤输送（煤气化装置开车时使用，正常运行时用二氧化碳输送粉煤）；5.2MPa高压氧气用于气化炉内粉煤的燃烧和硫回收等，017MPa压力氮气用于粉煤干燥及磨煤、低温甲醇洗的气提、各类催化剂的再生及保护等；此外还向公司提供仪表空气（11000m³/h×3）和工厂空气（30000m³/h×3）.因为承担着全公司气体“公用工程岛”的作用，3套58000m3/h空分设

2、备必须安全稳定、长周期运行。2　58000m³/h空分设备流程选择在空分设备合同签订前，与国内外空分设备制造厂商进行过多次技术交流，曾就各种流程方案进行比较，最终选择氧产品升压方式为内压缩；在氮气增压方式上，借鉴了中国石化两套48000m³/h空分设备的运行经验，并根据公司用氮品种规格不多的特点，最终选择产品氮气也采用内压缩方式，即选择双泵内压缩流程。由于煤气化装置只是在开车阶段使用氮气输送粉煤，正常生产期间则利用低温甲醇洗产生的二氧化碳进行粉煤输送，因此选择了2台氮压机分别提供8.2MPa和5.6MPa2个压力等级的

3、氮气，供煤气化装置开车用，待输送物料切换以后，氮压机就停止运行，而将下塔压力氮气升压至0.7MPa后输入全厂氮气管网。由于中国石化48000m³/h空分设备氮气产品规格有5种，能够实现氮气增压循环与产品输送的有效结合，而这3套58000m³/h空分设备的产品氮气规格在正常运行时只有2种，因此最终确定其流程为空气循环、双泵内压缩流程。3　58000m³/h空分设备的流程特点（1）采用空气循环膨胀制冷的双泵内压缩流程。氧、氮产品采用内压缩，但在气化装置开车初期，将流量约41000m³/h的中压氮气通过外压缩方式分别升压至5

4、.6MPa和8.2MPa，供煤气化装置开车用。待煤气化装置正常生产后改变工况，将下塔压力氮气通过氮压机升压至0.7MPa后输入氮气管网。双泵内压缩流程的应用，空分设备的安全性大大提高，既取消了氧压机，又保证能大量抽取主冷内液氧，降低了碳氢化合物积聚的可能性，现空分设备正常运行时主冷液氧中的烃类含量仅为1×10-6～3×10-6.（2）原设计高压液氧泵采用在线冷备用，若工作泵出故障，备用泵在10秒钟内自动达到工作负荷。但中国石化48000m³/h空分设备实际运行过程中，这种流程设置较难实现备用泵在10秒钟内自启动并达到稳

5、定工作负荷，但人为主动干预备用泵启动可以满足工艺要求。（3）精馏塔采用上、下塔平行布置，高度为49m；主冷单独布置，采用浴式结构，全浸式操作，以增加主冷内的循环倍率，避免产生干蒸发导致烃类和氧化亚氮积聚。这种布置形式既降低了冷箱的高度，又保证了主冷的安全运行。（4）在流程设计和组织上，吸取了国内近几年引进的大型内压缩流程空分设备和杭氧自身的设计和运行经验，充分考虑到高压内压缩的特点，在空分设备的启动、调节、正常生产和故障停车方面精心设计，如：高压氧气管线设置高压空气充气线；高压差大口径自动阀设置旁通阀；氧气系统增设缓冲

6、罐；优化氧、氮产品输送控制系统等。（5）为提高氧、氮提取率，在空分设备上增设提氩增效塔等。（6）针对超高压调峰用氮量的不足，增设了2台低温液氮常压贮槽，采用从常压液氮贮槽抽取液氮经高压液氮泵加压、由水浴式汽化器汽化的方式来提供高压氮气。当高压氮气系统压力低于6.5MPa时启动备用高压液氮泵，当高压氮气系统压力高于8.2MPa时停运高压液氮泵。0.7MPa的事故用氮采用低温液氮泵将液氮增压和空冷式汽化器汽化的方式得到。低温液氮泵两路供电，停电情况下可由事故柴油发动机供电。这种产品输送方式，可以满足Shell粉煤气化工艺对

7、氮气峰值的要求，还可以保证在空分设备事故和故障状态下氮气的供应不中断。4　空分设备的配置情况4.1空压机组空压机与空气增压机由汽轮机拖动，布置紧凑，占地面积小。压缩机采用进口产品，空压机为RIKT140-1+1+1型，流量为m³/h；空气增压机为多轴齿轮型、5级压缩，型号为RG5625，进口流量为m³/h，一、三级进口有进口导叶控制。汽轮机为双出轴、全凝式，型号为DK080/190R.汽轮机冷凝液系统由杭州汽轮机股份有限公司总成，其中汽轮机乏汽冷凝采用空冷系统，该空冷系统由法国公司提供。整个空压机组采用集中润滑油站供油

8、，由国内公司配套。空压机组还配备了叶轮在线清洗机构，既方便了叶轮的除垢清洗，又提高了机组等温压缩效率，使机组始终保持在高效状态下运行。4.2　空气预冷系统空气预冷系统采用带水冷塔及氟利昂制冷系统的高效预冷方式，其作用是冷却和洗涤原料空气。空冷塔处理气量为m³/h，水冷塔主要利用污氮气的不饱和吸湿性，降低冷却水的温度，从而降低氟利昂