空分装置经济效益最大化之工艺手段的探讨

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第2 0卷第 6期 2 0 0 2年 1 2月

低温与特气L o w Te mp e r a t u r e a n d S p e c i a l t y G￣ s e s

Vo 1 . 2 0.No . 5 De c .,2 0 0 2

空分装置经济效益最大化之工艺手段的探讨龚晓葵(天津石油化工公司空分厂，天津 3 0 0 2 7 1 )

摘要：介绍了天津石油化工公司空分厂空分装置通过装置运行工况调节，合理配置氧、氮产品输出状态，从而达到挖潜增效的目的。 关键词：空分装置；工况调节；产量词整；经济效益

中图分类号：T Ql 1 6 . 1

文献标识码：B

文章编号：1 0 0 7— 7 8 0 4 ( 2 0 0 2 ) 0 6— 0 0 2 9— 0 4

I n v e s t i g a t i o n o f Va r i a b l e Op e r a t i n g Co n d i t i o n s i n Th e Ai r S e p a r a t i o nPl a nt f o r Mo s t I n c r e a s e i n Ec o n o mi c Be n e it f s

GONG Xi a ( ) - k u i

( Ai r— s e p a r a t i n g P l nt a, TP C C, Ti a n j i n 3 0 0 2 7 1, C h i n a )Ab s t r a c t: Th e p a p e r d￣c r i b e s t h e r e g u l a t i g n t h e o x y g e n nd a n i t r o g e n l f o w c a p a c i t y wh i c h wa s i mp l e me n t e d b y v a r y i g n o p e r a t i n g c o n d i t i o n o f t h e a i r s e p a r a t i o n p l nt a i n s t a l l d e i n ir A - ep s a r a t i n g Pl nt a o f TP CC. As a r￣u l t, mo s t e c o n o mi c b e n e f i t s o b t a i n d . e

Ke y w￣' d s - a i r ep s ra a t i o n p l nt a; v a r i a b l e o p e r a t i n g c o n d i t i o r L￣; g a s p r o d u c t l f o w r e

a d j u s t me n t; e c o n o mi c￣ _ n e f i t s

对于以空气为原料、采用低温精馏原理制取氧、氮产品 (包括液态产品和气态产品 )的空分装置而言，我们通常采用产品产量及质量、单位电耗、提取率、启动时间、运转周期、加温解冻时间天津石油化工公司空分厂 KD ON. 1 5 0 0/ 3 0 0 0

1 设备简介

等指标评价其性能的高低，虽然这些指标的高低主要取决于装置的设计制造过程，但对于完成了设计

型空气分离装置是由四川空分设备集团有限公司设计制造的全低压、分子筛常温纯化、采用增压透平

制造安装、投人生产运行的定型装置来说，由于其应用环境的差异 (譬如需要的产品产量、纯度高于

膨胀技术的空气分离装置，1 9 9 9年 1 0月投入运行，主要承担着向天津石化公司供氮管网及供氧管网输送高纯度氮气和优质氧气的生产任务，是我厂三套空分装置中生产能力最大 (约占我厂产品生产总量的 7 0%左右 )、采用技术最先进 (采用 DC S仪控系统 )的装置。 该装置由空气预冷系统、净化系统、换热系

或低于设计值，供气系统更强调稳定性或峰谷差值较大而需要较大的调节能力，等等 ),我们就可能通过适当的手段和方式，在一定程度上重置装置的

运行状态——考虑到空分装置的运行特点，通常根据用户需求，采用工艺手段进行装置工况的调节， 以更合理地配置产品输出状态，将产品放空量减至最低，使生产的产品得到最充分的利用、装置的潜能得到最有效的开发 .从而达到装置运行的经济效益最大化。收稿日期：2 0 0 2— 1 0— 2 2

统、制冷系统、精馏系统、加温解冻系统、仪电控制系统等组成，其主体工艺流程见图 1,主要技术特点为： 1 .净化系统采用分子筛纯化器常温下同时清

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低温与特气

第2 0卷

除水分、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物，不但能高效地净化空气，且因纯化器再生切换时间较长而能耗较低；

3 .精馏方式为带辅塔双级膨胀空气人上塔，能获得高纯度

的氧、氮产品；

4 .控制系统采用计算机数字集散系统 (即 DC S仪控系统 ),实现了机电一体化，其友好的人机界面使操作更精确、运行数据及状态显示更直观，因而装置的工况能得到更有效的控制。 装置的主要设计指标见表 1:

2 .制冷系统采用增压空气透平膨胀机的低压循环，用增压机制动，将气体所作的膨胀功回收给膨胀工质本身，由于膨胀前压力的提高，因而单位制冷量相应增加，膨胀量减少，人上塔膨胀空气量减少，有利于提高氧提取率；

图1 K DO N一 1 5 0 0/ 3 0 0 0型空分装置工艺流程

表1 K D ON. 1 5 0 0/ 3 0 0 0型空分装置设计数据项目进塔空气流量 膨胀空气气量 产品氧气产量 产品氮气产量 液氧产量 液氮产量 反流污氮气量 产品氧气/ i 氧纯度产品氮气德氮纯度液空含氧量 污液氮含氧量 污气氮含氧量 下塔液空液面 冷凝蒸发器氧液面

供氮管网和供氧管网提供优质氮气与氧气。近年来，氧、氮需求量逐年增加，在不投入大量资金进行设备改造的情况下，通过调节装置运行工况，挖

设计值9 7 0 0 / h 2 7 4 2 / h 1 5 0 0 / h 3 0 0 0 / h 5 0 / h 1 0 0 / h 2 6 0 0~ 3 8 0 0 r￣3/ h 9 9 6% < 1 0× 1 0 . 6 O, ~ 3 7 . 5% 0 ~ 2% 0 ~ 5% 0 5 0 5 m m 2 4 0 0 m m

项目

设计值

空气进分馏塔压力 0 5 0 7 M P a 下塔压力 0 . 5 0 2 M P a 下塔阻力 2 0 k P a 上塔压力 5 5 k P a 上塔阻力 2 0 k P a 辅塔阻力 6 k P a 增压机进口压力 0 . 5 0 6 M P a 膨胀机进口压力 0 . 6 4 7 M P a 膨胀机出口压力 4 6 k P a 空气进分馏塔温度 1 4℃ 空气出主换热器温度. 1 7 1 . 5℃ 返流气出分馏塔温度 1 l℃ 膨胀机进口温度 . 1 3 5℃ 膨胀机转速 3 9 7 0 0 r/ r r m(/4> 2 7 0 0 r/ r r m报警

掘设备潜

力，使其多出产品，就成为了我们获得经济增效的有效手段之一。

2 . 1出塔污氮气减量根据装置的构造可知，整个双级精馏塔 (包括上塔、下塔和主冷凝蒸发器 )的进出物流有：进下塔过冷空气、进上塔膨胀空气 (即拉赫曼进气)、 出上塔产品氧气和液氧、出上塔产品氮气和液氮、出上塔污氮气。我们假设忽略装置的任何泄露和损

失，根据物料平衡 (物量平衡和组分平衡 )原理可

2装置工况的调节空分厂空分装置主要用作向天津石油化工公司

得出：

进下塔过冷空气量+进上塔膨胀空气量=出塔产品氧气和液氧量+出塔产品氮气和液氮量+出上

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第6期塔污氮气量

龚晓葵：空分装置经济效益最大化之工艺手段的探讨

3 1

通过旁通管路进入污氮管道中与上塔出来的污氮气一

进下塔过冷空气量×氧含量+进上塔膨胀空气量×氧含量=出塔产品氧气和液氧量×氧含量+出

起在主换热器冷却加工空气后用作纯化系统的再膨胀空气总量=拉赫曼进气量+由 V一 3阀旁

生气源。即：

塔产品氮气和液氮量×氧含量+出上塔污氮气量×氧含量

通而不参与精馏的膨胀空气量由旁通引出的膨胀空气由于不参与精馏，其中的氧、氮组分得不到分离，因而导致了氧提取率的

进下塔过冷空气量×氮含量+进上塔膨胀空气量×氮含量=出塔产品氧气和液氧量×氮含量+出塔产品氮气和液氮量×氮含量+出上塔污氮气量×氮含量

降低而不经济，如果膨胀后空气能全部引入上塔参与精馏，则在同样的加工空气量的条件下必然有助

由上述计算式可知 …… 此处隐藏：5865字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……