30 000 m3/h空分装置运行总结
樊少波
（山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司，山西 稷山043200）
［摘 要］介绍山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司新建的30 000 m3/h 空分装置的工艺流程、设备配置、开车过程、运行中出现的问题、能耗指标、运行成本等，以使同行充分了解国内此类型空分装置的设备配置、能耗指标、建设工期、运行成本等情况。
［关键词］ 空分装置；工艺流程；设备配置；开车过程；问题；能耗指标；运行成本
［中图分类号］ TB 657.7 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2016）04-0056-04
山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司30 000 m3/h空分装置于2013年8月开始方案讨论并进行初步设计，2015年10月30日建成投产，历时27个月。在此期间内，空分装置完成了初步设计、施工设计、设备订货、管道材料订货、土建基础施工、设备安装、管道安装、系统吹扫及开车等步骤，并于2013年10月底正式投入运行，现运行正常。以下就该装置的工艺流程、设备配置、开车过程、运行中出现的问题、能耗指标、运行成本等作一介绍，以便同行对国内此类型空分装置的能耗水平、运行情况等有详细的了解。
1 工艺流程
本套装置共包括空气过滤系统、空气压缩系统、空气预冷系统、空气纯化系统、分馏塔系统、氮气压缩系统、液体贮存系统等。
1.1 空气过滤系统
来自大气的空气首先进入自洁式空气过滤器，在过滤器中除去灰尘和其他颗粒杂质后进入空压机进行四级压缩（压缩过程中产生的热量被级间冷却器中的循环冷却水带走），压缩后的空气（0.52 MPa、93.6 ℃、177 000 m3/h ）送入空气预冷系统。
1.2 空气压缩系统
空气压缩系统采用汽轮机一拖二的形式，即汽轮机一头拖动空气压缩机，另一头拖动空气增压机。空气压缩机采用四级压缩，空气增压机采用七级压缩。空气经压缩机一级、二级、三级、四级压缩后压力依次提到0.072 MPa、0.168 MPa、0.229 MPa、0.52 MPa，然后送到预冷系统。空气增压机的进气为分子筛后分出的一股0.50 MPa、90 000 m3/h 干燥空气，经过两级压缩后压力提到1.2 MPa，抽出6 000 m3/h 作为全厂仪表用空气外供，其余空气再经过两级压缩后压力提到2.7 MPa，抽出38 500 m3/h送到透平膨胀机增压端进口进行增压，其余45 500 m3/h 空气再经过三级压缩后压力提到7.0 MPa送入冷箱8#阀前，经8#阀减压后送到下塔。
1.3 空气预冷系统
来自空气压缩机的0.52 MPa、93.6 ℃的空气进入空气冷却塔，分别被32 ℃的循环水和8 ℃的冷冻水冷却，出空气冷却塔的空气温度降到10 ℃左右，之后送入空气纯化系统。
冷却空气用的循环水来自凉水塔系统，循环水经循环水泵加压到0.9 MPa后送入空气冷却塔中部，换热后从下部排放到凉水塔回水管内。冷却空气用的冷冻水来自水冷塔，经冷冻水泵加压到0.9 MPa后再经冷水机组冷却到8 ℃后送入空气冷却塔上部，换热后也从空冷塔下部排放到凉水塔回水管内。
1.4 空气纯化系统
来自空气冷却塔的10 ℃、177 000 m3/h 、0.5 MPa的空气进入分子筛吸附器（下部为Al2O3，上部为13X－APG），将空气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物吸附后送入冷箱内。分子筛吸附器采用2台并联操作（1台进行吸附，1台进行再生）。
1.5 分馏塔系统
进入分馏塔系统的空气分为3股：一股为分子筛后的0.5 MPa、16 ℃、84 000 m3/h 空气；一股为透平膨胀机增压段后的3.9 MPa、40 ℃、38 500 m3/h 空气；还有一股为增压机末端出来的7.0 MPa、40 ℃、45 500 m3/h 空气。3股空气分别进入分馏塔的下塔，在进入下塔前，3股气体进入的通道分别为：第一股气体首先进入低压主换热器冷却后才进入下塔；第二股进入高压主换热器冷却后进入透平膨胀机的膨胀端，膨胀后进入下塔；第三股进入高压主换热器冷却后进入8#阀减压后进入下塔。
下塔中的上升气体与回流液体接触后含氮量增加，所需的回流液氮来自下塔顶部的冷凝蒸发器，在冷凝蒸发器内液氧得到蒸发，而氮气得到冷凝。下塔从上到下产生纯液氮、纯氮气、污液氮、贫液空、富氧液空。各产品去向为：纯液氮大部分作为下塔的回流液，小部分经过冷器过冷后作为液氮产品送出；纯氮气从下塔顶部出来后分成2股，一股去高压主换热器复热后作为产品送出界区，一股去低压主换热器复热后和上一股汇合后送出界区；污液氮经2#阀节流后控制流量进入上塔参与精馏；贫液空经4#阀节流后送入上塔参与精馏；富氧液空经1#阀节流后送入上塔参与精馏。为了降低污液氮、贫液空、富氧液空的汽化率，这3股液体进入上塔前先经过过冷器过冷后才进入上塔；其中富氧液空经过冷器过冷后分出一股去粗氩塔，与粗氩气换热蒸发后再返回上塔。
进入上塔的液体和上升的气体直接接触后进行精馏，上塔下部得到纯液氧，上塔顶部得到污氮气。纯液氧经液氧泵压缩到6.0 MPa后经高压主换热器复热后送出界区；污氮气从上塔顶部出来后经过冷器将富氧液空、贫液空、污液氮冷却，自身得到升温，升温后的污氮气经低压主换热器和高压主换热器复热到常温后送出冷箱，出冷箱的污氮气一部分作为分子筛再生气，一部分作为水冷塔的冷却气。
1.6 氮气压缩系统
从分馏塔系统复热出来的氮气压力为0.44 MPa，一部分作为全厂用氮气送到氮气管网，另一部分经氮气压缩机两级压缩加压到4.0 MPa后送出界区。
1.7 液体贮存系统
从分馏塔内出来的液氮、液氧，大部分外送，小部分送入液氮、液氧储槽储存。
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设备配置情况
更多内容详见《中氮肥》2016年第4期