延长兴化43000m3/h内压缩流程空分设备优化设计

　　前 言

　　随着化工、化肥行业的大发展,部分中型氮肥企业纷纷通过联合、重组等形式向大氮肥企业挺进。2007年,陕西延长石油集团兴化集团有限责任公司(以下简称:延长兴化)根据企业自身的定位和实力,推出了建设节能及综合利用技术改造项目,即利用陕西省周边地区丰富、廉价的煤炭资源优势,建设30万t/a合成氨、30万t/a甲醇,并配套年产30万t联碱和3214万t氯化铵工程,响应国家能源政策和产业政策。该项目建成投产后,延长兴化将真正迈入大型化、规模化、集约型的企业发展道路。

　　延长兴化节能及综合利用技术改造项目建设指挥部和杭氧于2008年3月签订2套43000 m3/h空分设备合同。合同初期内容为购置1套带氩空分设备和1套不带氩(带增效塔)空分设备。2009年5月,国内某气体公司与延长兴化合作,投资不带氩空分设备的制氩系统。故杭氧修改设计方案,最终提供2套流程和工艺相同的带氩空分设备。

　　1 主要性能指标

　　延长兴化2套43000 m3/h空分设备的产品指标如下:氧气产量43000 m3/h,压力815 MPa,纯度9916%O2;氮气产量正常为21000 m3/h,最大为42000m3/h,压力0144 MPa,纯度[10@10-6O2;液氮产量为250 m3/h,纯度[10@10-6O2;液氩产量1380 m3/h,纯度[2@10-6O2、[3@10-6N2。

　　2 流程方案的选择

　　根据空分设备合同要求的性能指标,氧气压力太高(815 MPa),不论国产还是进口氧压机都达不到这个压力等级,故采用内压缩流程;而对0144 MPa的氮气是采用内压缩方式还是外压缩方式,从运行能耗和投资成本等各方面进行综合比较,选择从下塔抽取压力氮气的方式。最终确定的流程方案为:空气增压、膨胀空气进下塔、氧气内压缩、抽取下塔压力氮气。氧气(43000 m3/h,815 MPa)由液氧泵加压后复热得到;氮气(21000 m3/h, 0144 MPa)直接从下塔顶部抽取;液氮产品从液氮过冷后节流进上塔的管路上抽取;991999%纯度的液氩在精氩塔底部得到。其流程如图1所示。

　　3 主要配套机组及设备特点

　　3.1 原料空压机、空气增压机和汽轮机

　　原料空压机和空气增压机均采用离心式,由1台汽轮机拖动,采用/一拖二0方式,结构紧凑,占地面积小。原料空压机的作用是为装置提供带压原料气、工厂空气和仪表空气,空气增压机的作用是为装置提供膨胀及高压液氧汽化的气源。原料空压机和空气增压机额定功率分别为18000 kW和11000 kW。汽轮机蒸汽耗量107 t/h。

　　3.2 空气预冷系统

　　采用带水冷塔的新型高效空气预冷系统,其作用是冷却和洗涤原料空气。空冷塔和水冷塔采用特殊设计的全散堆填料,具有传热、传质效率高、操作弹性大、阻力降小的特点。