空分装置在煤化工生产中的节能降耗和安全运行.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 36 空分装置在煤化工生产中的节能降耗和安全运行 马 瑞 马 刚 神木富油能源科技有限公司，陕西 榆林 719319 摘要：摘要：随着我国社会的不断发展，科学技术的不断进步，各项新兴技术逐步应用于各行各业，使得各个企业欣欣向荣。而空分装置在煤化工企业中,面临着增压设备不能满负荷工作、氮气放空浪费、压气机组润滑油工作的环境温度过高、冷冻量不足、开车成本过大、液体产品产量过小等困难。因此要根据问题实施技改,降低整个设备的开车成本,减少空气分系统空气与氮气放空损失,降低设备润滑油温度,确保空气分离设备的安全平稳运转。关键词：关键词：道路与桥梁；质量问题；问题探究 中图分类号：中图分类号：TQ116 0 引言 在目前全国工业生产中必须通过公司自备空气分离装置制氧。所以,怎样提高中空分设备在煤化工企业中的安全运行,对于煤化工企业来讲尤为重要。该文主要从运用行业成熟技术和提高设备的安全性能二个方面,对煤化工企业中空分设备的节能降碳措施和运行管理问题,作出了剖析1。1 空分装置存在的问题 1.1 空分配套增压机组不能满负荷运行 增压机使用的是一台变速箱，它与汽轮机进行了联动，但是自从装置投入使用之后，已经有很多次发生了主推轴承温度高、轴位移大、轴承振动大等问题，导致了空分装置不能进行高负荷运转。1.2 80MPa 气减压回收利用率低 空分设备向空气中输送了一种容积流量为1350米/小时、压力为 8.0 MPa、专门为两个空间加热炉提供燃料的高压氮气。在正常操作下，气化炉内的纯氮消耗大约为 300 m/h，大约 1000 m/h 的纯氮通过放空阀直接排出，造成了巨大的资源浪费。1.3 冷冻水制冷量不足 空分装置空分气体需要进行预冷处理，而空分预冷系统的冷量主要由氨冷器提供。在这个系统中，水冷塔出口的冷冻水经过氨冷器的冷却，将其温度从 22 摄氏度降至 89 摄氏度，然后送至空冷塔。然而，在夏季高温的环境下，液氨供应能力减弱，导致氨冷器的换热效果不佳。这会使空冷塔的温度上升至13摄氏度左右，空气中的饱和含水量也会增加，分子筛的吸附能力也会降低，从而导致出口 CO 含量的升高。此外，低温甲醇洗和空分岗位所需的液氨用量也会增加。由于空分氨冷器使用了液氨，导致低温甲醇洗的冷量不足，使得甲醇装置无法满负荷生产。1.4 循环水温度高导致机组油温高 压缩机组使用 46#汽轮机油为润滑供油，这是保证设备正常运转和延长设备使用寿命的必要措施。然而，最近一段时间以来，我们发现循环水上水温度达到37，无法降低润滑油供油温度，导致油温升高至 48，远高于汽轮油设计值。这个问题不容忽视，因为它会严重影响设备的安全运行。过高的供油温度会导致轴承产生的热量无法及时带走，从而导致支撑轴瓦推力轴瓦温度持续升高，直至报警值。这会严重损害设备的轴承，从而对设备的安全和稳定运行造成不良影响。此外，油温过高还会造成润滑油漆膜指数升高、抗氧化性降低以及瓦块积碳加剧等问题，这些问题都会进一步影响设备的使用寿命2。1.5 空分装置低压板式换热器吹扫改造 空分装置在长期运转后，固态 CO，颗粒，分子筛粉尘等机械杂物将会积聚在低压板式热交换器中，造成板式热交换器的阻力增大，进塔气体流量下降，而因其不能在线解决阻塞问题，导致设备负荷下降，冷损增大。在开车的过程中，会有很多的风吹扫板式换热器，从而使空分设备的开车时间变得更长，进一步增加了设备的能耗。2 空分设备的节能降耗 空分装置是一种高能耗设备，其制氧能耗约占总中国科技期刊数据库 工业 A 37 能耗的 10%。这意味着在化工行业中，降低空分设备的能耗是节能控潜、提高经济效益的有效途径之一。在国内外，空分行业的新技术发展非常迅速。尤其是国外空分设备制造商依据其雄厚的资本，在探索制造新工艺和设备技术改造方面取得了惊人的成就。为了降低空分装置的能耗，一些技术改进正在被研究和实施。例如，一些新型分离设备的引入已经带来了更高的分离效率和更低的能耗。此外，一些新型控制策略也被采用来提高设备的效率和节能。这些改进可以显著降低设备的能耗，并为企业带来更高的经济效益。在国际市场上，空分设备制造商已经开始竞相研发新技术和新设备。例如，一些生产商正在研究和开发基于膜的空分技术，这种技术可以提供更高的分离效率和更低的能耗。此外，一些生产商还在研究和开发基于新型吸附剂的空分技术，这种技术可以在低温下实现高效分离，从而显著降低能耗。本文简述以下几种改良技术以降低能耗：2.1 采用新型空压机系统 低压空气分离中空压机是主要的耗能设备，但是随着设计计算和制造工艺的改进，空压机的效率有了大幅提升。其中，等温式空气压缩机所使用的三元流叶轮,这个结构不但可以起到很好的制冷作用,同时等温质量也很好。这种压缩机能够在较少的功率损耗下进行有效压缩机工作,比常规空压机的总功率减少了约百分之三。在大容量压缩机中,等温式空气压缩机的优点更加突出。随着工业生产的发展,对气体的分离也日益要求更有效的压力技术。在低压空气分离中,空压机是最主要的耗能装置。所以,提升空压机的工作效率始终是工程师们的追求目标。而由于设备计算和生产过程的改善,空压机的工作效率也获得了大大提高。等温型空气压缩机是一种新型的压缩机，它采用了三元流叶轮，在压缩空气的同时，能够提供较好的冷却效果。这个结构可以实现更大的等温效果,以便实现在更低的功率损耗下实现有效的压力。对比常规的空压机,等温式空气压缩机的功率减少了百分之三,这对制造业而言是十分明显的。在大容量压缩机中，等温型空气压缩机的优势更为明显。传统空压机在大容量压缩机中存在着能耗较高的问题，而等温型空气压缩机则能够在同等的压缩能力下，降低能耗，提高效率。因此，等温型空气压缩机在工业生产中的应用前景非常广阔。2.2 采用填料上塔 近年来，空气精馏技术在规整填料的应用下取得了重大进展。传统的空气精馏中，常采用筛板作为填料，但这种填料存在着很多弊端，如压降大、塔径大、操作范围小、能耗高等问题。而规整填料的出现，成功地解决了这些问题，具有压降小、塔径小、操作弹性范围大、能耗低等优点，已经逐渐成为空气精馏技术的主流填料。规整填料的应用不仅可以强化精馏效果，提高产品提取率，还可以增大氧产量，降低精馏阻力，降低空压机排压，达到高效节能的目的。通过使用规整填料，精馏效果得到了大幅度提升，产品质量得到了保障，同时氧的产量和纯度也得到了明显提高。此外，规整填料还能够降低精馏阻力，使得空气精馏设备的运行更加稳定，同时还能够降低空压机排压，降低能耗，实现高效节能。规整填料的节能效果也是十分显著的。研究表明，在上塔采用规整填料后，理论上可节能约 8%；实际运行中能耗约下降 4%-5%。这是因为规整填料的压降小、塔径小、操作范围大、能耗低等优点，使得空气精馏设备的运行更加高效，降低了能耗，从而使得设备的运行成本得到了大幅度降低。2.3 取消冷水机组 随着环保意识的不断提高，越来越多的企业开始探索节能减排的新方法。在氧氮分离装置中，氧氮体积比为 1:1 时，可以考虑设置一水冷却塔。这种流程不仅有效地利用了富余氮气和污氮，使设备能耗进一步下降，而且工艺进一步简化。水冷却塔是一种新型的水冷却设备。由于水汽的蒸发依赖于潜热，由于水汽在短时间内很难从外部获取热能，因此，在空气冷却塔顶的温度范围内，水汽的内能被汽化，使得水汽的温度下降到 12 C13 C。该方法不但可以对水温进行有效的冷却，还可以将多余的氮气进行利用，从而提升整个系统的效率。据统计，取消冷水机组后，整套空分装置的能耗可下降约 2%。这意味着企业可以通过简单的改进，降低设备的能耗，从而降低企业的生产成本，提高企业的竞中国科技期刊数据库 工业 A 38 争力。同时，这种节能减排的方式还能够减少企业的环保压力，更好地履行企业的社会责任。综上所述，水冷却塔在氧氮分离装置中的应用具有重要意义。它不仅能够降低企业的能耗，还能够提高设备的效率，简化工艺流程，使用户使用和维护更加简便。随着技术的不断发展和完善，相信这种流程将会在越来越多的领域得到应用，为企业创造更多的价值。3 空分装置的安全运行 空分设备发生爆炸事故的主要部位主冷凝蒸发器和氧压机，这也是同行们长期研究的一个难题。这种情况下，很容易引起火灾，对人身安全造成很大威胁。而氧压缩机的爆炸，是由于氧是一种强力的助燃物质，与燃烧气体发生剧烈的膨胀而造成的。这是非常危险的，一不小心就会引起爆炸，起火。因此，消除这些隐患问题一直是业内同仁多年来努力解决的重要问题之一。为了消除这些安全隐患，需要在设计和生产过程中注重细节，尤其是在主冷凝蒸发器和氧压机的设计和制造上。必须对材料和结构进行严格的检查和测试，并采取有效的措施来防止气体积聚和堵塞。另外，对于氧压机，必须加强安全措施，遵循相关的标准和规定，确保操作人员的安全。本文简单介绍一下几种安全运行的保障措施：3.1 采用分子筛吸附预净化 随着环保意识的不断提高，对空气净化的要求也越来越高。为了满足市场需求，许多企业都在研发新型的空气净化技术。其中一种比较先进的技术是采用长周期、双层床净化、无冲击切换控制技术。这种技术采用双层床结构(活性氧化+分子)分子筛吸附器，可以吸附空气中的水、二氧化碳、两稀两烷重烃、一氧化二氮等杂质。在进入分留塔之前，有害气体成分会被彻底清除，从源头上消除了引起主冷凝蒸发器爆炸的隐患。双层床可以使吸附器再生阻力下降，再生温度降低，节约再生能耗。同时，切换系统采用 DCS 自动控制并设有压力压差自动判断，配合阀位返馈信号，可充分保证切换系统的可靠性。在常温分子筛吸附器出口设置二氧化碳分析仪在线监控，符合空分设备工艺要求。这种技术的应用，可以有效地净化空气，保证生产环境的洁净和员工的健康。同时，由于再生能耗的降低，还可以节约能源，减少企业的生产成本。总之，长周期、双层床净化、无冲击切换控制技术是一种比较先进的空气净化技术，具有多项优点。随着科技的不断发展，相信这种技术将在未来得到更广泛的应用。3.2 采用内压缩流程 高效分子筛可用于去除空气中有害杂质，如二氧化碳和水蒸气等。这种分子筛具有高效分离功能，能够将空气中的杂质吸附在其表面，从而实现空气净化。在空气净化领域，高效分子筛广泛应用于煤矿、化工、医疗等行业，能够有效地保障工作场所的空气质量，提高工作效率和生产效益。液氧内压缩是一种有效途径，可用于提高液氧的压缩比，从而实现液氧的高效输送。在航空航天、卫星发射等领域，液氧压缩技术是非常关键的，它能够确保航天器和卫星发射时的高效安全运行。液氧压缩技术还可以用于制备高压氧气，提高氧气的使用效率和生产效益。液氧泵的使用能够提高安全性。与传统氧气压缩机相比，液氧泵不需要使用高压氧气管道，避免了管道在厂房内穿来穿去的弊端，使得氧气输送更加安全可靠。液氧泵能够实现液氧的高效输送，提高氧气的使用效率，同时还能够降低氧气使用的成本，为企业带来更多的经济效益。液氧内压缩流程优于普通氧压机，并且更加安全可靠。液氧内压缩技术是一种高效、节能的氧气压缩技术，能够提高氧气的使用效率，同时还能够降低氧气的使用成本。液氧内压缩技术还能够避免氧气中的杂质，提高氧气的纯度，为工业生产和医疗保健等领域提供更加优质的氧气资源。在未来，液氧内压缩技术将会得到更加广泛的应用，为人类社会的发展带来更多的福利和贡献。3.3 主冷凝蒸发器的设计制造 液氧系统是一个高度复杂的系统，其中的一些关键点需要特别注意以确保系统的正常运行。在液氧系统中，翅片翅距、环境干净度和主冷凝蒸发器接地是三个非常重要的关键点。首先，翅片翅距要稀疏，这是因为液氧中的组分很容易结晶，如果翅片翅距过于密集，那么这些结晶就会堵塞翅片之间的空隙，从而阻碍液氧的流动。因此，翅片翅距的稀疏程度需要得到严格的控制，以确保液氧的正常流动。其次，制造过程中的环境要干净，以避免中国科技期刊数据库 工业 A 39 机械杂质影响液氧流道的畅通。在制造液氧系统的过程中，各个部件需要经过精密的加工和装配，这样才能保证系统的正常运行。如果制造过程中的环境不够干净，那么机械杂质就会进入系统中，从而影响液氧的流道畅通，甚至导致系统故障。最后，主冷凝蒸发器的接地也是一个非常重要的关键点。液氧系统中的静电很容易积聚，这会对系统的正常运行造成很大的影响。因此，主冷凝蒸发器需要严格接地，以确保系统中的静电能够得到有效的释放。接地电阻需要低于10欧姆，这样才能确保接地的有效性。4 结语 通过有针对性的设计，可以减少空分设备的投入。利用分子筛的吸附性进行预纯化，可使低温箱内的烃类物质完全排除。采用液氧内压技术，既可以节省设备投资，又可以提高设备的安全性。采用规则填料上塔法和水冷塔法还可降低运行成本和节能。未来，我们要继续开拓新技术，以便能够更好的对空分装置进行节能降耗，确保其安全运行。参考文献 1陈海笑,董传利.煤化工空分装置的节能降耗措施及运行总结J.氮肥与合成气,2023,51(1):20-23.2贾沛.空分装置在煤化工生产中的节能降耗和安全运行J.山西化工,2011,31(3):67-69.