郑福林，李浩浩，刘威
（宁夏和宁化学有限公司，宁夏 灵武750409）
［摘 要］宁夏和宁化学有限公司醇氨联产装置配套2×40 000 m3/h空分装置均采用开封空分集团分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、氧氮内压缩流程，空压机与增压机采用汽轮机拖动，一般情况下2套空分装置都是错时开/停车（紧急情况除外）。为降低空分装置运行能耗，近年来对空分装置实施了一系列优化改造：针对2套空分装置错时开/停车耗时较长、消耗大量能源的问题，对开/停车流程进行改进——通过增设连通管线，利用在运空分装置的富余空气置换后开车的空分装置与复热先停车的空分装置，减少开车阶段精馏塔吹扫置换以及停车阶段冷箱复热时间；同时，对正常生产操作及运行管理进行优化，并全面开展空分装置排放点泄漏治理等。优化改造后，大大缩短了2套空分装置开/停车时长（停车大修阶段动力锅炉也可提前停炉检修），降低了2台（汽轮机热井）冷凝液泵的运行负荷，消除了蒸汽系统漏点等，达到了节能降耗、增产增效的目的。
［关键词］空分装置；节能改造；开/停车流程优化；连通管线；冷凝液泵运行优化；漏点治理；运行管理优化
［中图分类号］TB657.7 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）06-0076-05
0 引 言
宁夏和宁化学有限公司（简称宁夏和宁，原宁夏捷美丰友化工有限公司）醇氨联产装置（主产品产能为440 kt/a合成氨、700 kt/a尿素、300 kt/a甲醇）于2014年7月4日打通全系统流程产出合格尿素。配套2×40 000 m3/h（标态，下同）空分装置（企业内部习称04/05空分装置，两开无备）均采用开封空分集团分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、氧氮内压缩流程（KDON-40000/32875型空分装置），2套空分装置空压机与增压机均采用1台杭州汽轮机厂生产的凝汽式双出轴汽轮机拖动（一开无备），汽轮机轴功率34 243 kW，设计动力蒸汽压力98 MPa、温度540 ℃、单台汽轮机蒸汽耗量107.5 t/h。配套热电装置设置3台产汽量180 t/h的循环流化床锅炉（两开一备），为全厂提供动力蒸汽、工艺蒸汽等。
空分装置是煤化工企业的用能大户，而汽拖空分装置是蒸汽消耗大户，其高压蒸汽耗量很大；另外，空分装置配备多台水冷器和氮压机等机泵，循环水、电能消耗在生产装置总能源消耗中占比也较高。宁夏和宁2套空分装置运行中高压蒸汽消耗约215 t/h、电耗约6 500 kW·h/h、循环水耗约16 000 m3/h，运行能耗较高。
降低空分装置运行能耗是大中型煤化工企业等提高经济效益的重要手段与途径，尤其是大型空分装置开/停车时间较长，开/停车阶段会消耗大量的能源，在当今节能降耗的大背景下，煤化工企业如何在现有工艺流程的基础上实现节能降耗，是一项重要的工作。近年来，宁夏和宁通过对空分装置精准把脉分析，基于2套空分装置开/停车时间错开的特点，通过优化技改将2套空分装置纯化系统分子筛吸附器出口管线等连通，利用在运空分装置的富余空气置换后开车的空分装置与复热先停车的空分装置，减少了开车阶段精馏塔吹扫置换以及停车阶段冷箱复热时间，缩短了空分装置开/停车时长，同时优化空压机/增压机、氮压机、各机泵的运行及各水冷器用水分配，通过降低空分装置的蒸汽、电力、循环水消耗达到了降本增效的目的。以下对有关情况作一介绍，以期为业内提供一点参考。
1 空分装置简况
1.1 工艺流程概述
宁夏和宁2套空分装置均包括空气过滤压缩系统、预冷系统、纯化系统、膨胀及分馏塔系统、液氮储存/汽化系统、仪表空气后备系统等。空气经自洁式过滤器除去灰尘和其他颗粒杂质后进入空压机，经多级压缩后进入空冷塔冷却降温、除尘、除酸性气，再进入分子筛吸附器吸附空气中的水分、CO2及碳氢化合物。分子筛吸附器出口空气，一股直接进入主换热器冷却后进入主精馏塔下塔；另一股通过空气增压机提压，中抽空气经膨胀机增压端再次压缩后进入膨胀机膨胀后进入主精馏塔下塔，增压机末级排出的空气则送入冷箱经高压主换热器冷却后节流进入主精馏塔下塔。主精馏塔上塔底部抽出液氧，由高压多级变频液体泵提压后经高压主换热器复热至常温后外送至气化系统；低压氮气产品由主精馏塔下塔抽出，一部分作为吹扫置换气等外送，另一部分经氮压机加压送至合成氨装置液氮洗系统；全厂仪表空气由2套空分装置增压机一段出口抽出供应全厂。仪表空压机和液氮储存/汽化系统在2套空分装置停车时为全厂提供仪表空气和0.8 MPa氮气。
1.2 空分装置开/停车等运行概况
1）目前，宁夏和宁单套空分装置开车从空压机组汽轮机冲转开始到氧/氮产品合格外送，耗时约40 h，大致为空压机组开车用时3 h、预冷及纯化系统开车用时1 h、精馏系统置换用时4 h、膨胀机开车用时1 h、冷塔—积液—调纯用时30 h、氧/氮产品外送用时1 h；单套空分装置停车从氧/氮产品停止外送开始到空压机组正常停机，耗时约46 h，大致为氧/氮产品停止外送用时1 h、精馏系统退气停车用时1 h、精馏系统排液用时7 h、精馏系统复热用时36 h、预冷及纯化系统停车用时0.5 h、空压机组停车用时0.5 h。空分装置开/停车期间，电力、蒸汽、循环水等大量消耗而无氧/氮产品产出。
2）04/05空分装置汽轮机热井各配备2台立式冷凝液泵（正常生产中为一开一备），出口设置外送调节阀和回流阀（分程控制），运行中回流阀开度约55%，大回流量运行导致冷凝液泵始终处于负荷较高的工作状态，冷凝液泵（配套电机）电流最高约80 A，夏季电机轴承温度达80 ℃以上，不仅大量电力白白浪费了，而且不利于冷凝液泵的长周期稳定运行。
3）空分装置蒸汽放空/疏水阀组存在内漏，空气、氮气等放空阀可能存在内漏（现场检查发现放空阀全关时阀后管道有气流声），工艺操作、运行管理方面还有优化提升空间。
2 空分装置开/停车节能降耗改造
宁夏和宁2套空分装置开/停车节点由后系统使用低压氮气吹扫置换的时间而定，一般情况下2套空分装置都是错时开/停车（紧急情况除外）。单套空分装置停车从氧/氮产品停止外送开始到空压机组正常停机，耗时约46 h，在此期间停车的空分装置复热持续消耗电力、蒸汽、循环水等而无氧/氮等产品产出，造成能源浪费。
2.1 改造方案及可行性分析
更多内容详见《中氮肥》2025年第6期