空分裝置后備系統(tǒng)氮?dú)夤?yīng)方案的優(yōu)化

梁世姣 李瑞兵

（中國石化長城能源化工（寧夏）有限公司，寧夏 銀川 750002）

1 概述

中國石化長城能源化工（寧夏）有限公司寧東工業(yè)園的甲醇裝置空分單元由兩套空分和一套液體儲(chǔ)存后備系統(tǒng)組成。其中，供氮后備系統(tǒng)主要由兩臺(tái)液氮儲(chǔ)槽、各種不同壓力等級(jí)的液氮泵及水浴式汽化器組成，即由液氮貯槽通過各個(gè)液氮泵得到不同壓力等級(jí)的氮，經(jīng)水浴式汽化器復(fù)熱至常溫后進(jìn)入各自管網(wǎng)送往用戶，以滿足不同工序?qū)Φ獨(dú)鈮毫Φ囊蟆?/p>

2 氮?dú)夤?yīng)設(shè)計(jì)方案

原設(shè)計(jì)方案如圖1所示。直接在精餾塔下塔頂部抽出一股0.45MPa的氮?dú)饨?jīng)低壓板式換熱器復(fù)熱至常溫后進(jìn)入低壓氮?dú)猓ê?jiǎn)稱N3）管網(wǎng)；0.45MPa事故氮?dú)猓ê?jiǎn)稱N4）由液氮貯槽通過后備泵P605/P606、P607經(jīng)水浴式汽化器復(fù)熱至常溫后分別送給甲醇項(xiàng)目及園區(qū)其它工序；5.9 MPa中壓氮?dú)猓ê?jiǎn)稱N2）由液氮貯槽通過后備泵P608經(jīng)水浴式汽化器復(fù)熱至常溫后供給下游工序。

圖1 原設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖

3 存在的問題

總體來說，原設(shè)計(jì)基本滿足用戶對(duì)氮?dú)獾男枨?。但在?shí)際生產(chǎn)中存在兩個(gè)問題:

3.1 P607沒有備用泵，一旦出現(xiàn)故障，無法保證園區(qū)事故氮?dú)夤┙o。

3.2 P607設(shè)計(jì)流量為5000 Nm3/h，但實(shí)際外送流量遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值，有時(shí)甚至達(dá)8000 Nm3/h，而與其對(duì)應(yīng)的汽化器的汽化能力只有7000 Nm3/h，當(dāng)P605/P606、P607同時(shí)供氣時(shí)，易超出汽化器的汽化能力，導(dǎo)致氮?dú)鉁囟葻o法控制到常溫。

4 優(yōu)化方案

針對(duì)以上問題結(jié)合生產(chǎn)流程進(jìn)行工藝優(yōu)化（如圖2所示）。

圖2 優(yōu)化方案簡(jiǎn)圖

4.1 送園區(qū)的N4與送甲醇的N4等級(jí)相同，在P605、P606的總管上增加與P607的連通閥，當(dāng)P605/P606、P607任一路有故障時(shí)，可打開連通閥通過另一路外送氮?dú)狻?/p>

4.2 兩路N4與N3的等級(jí)相同，增加V1、V2、V3、V4、V5、V6閥將三路氣體管線聯(lián)通，同時(shí)為方便檢修在相鄰閥門間增設(shè)8字盲板和排氣導(dǎo)淋。正常生產(chǎn)時(shí)6個(gè)閥門全關(guān)，8字盲板導(dǎo)通，兩道切斷閥中間的導(dǎo)淋全開。當(dāng)園區(qū)急需要N4，而P607泵因沒有提前冷備或預(yù)冷不徹底等原因無法及時(shí)啟動(dòng)時(shí)，可通過開V1、V2、V3、V4閥給后系統(tǒng)快速送氣；同樣，當(dāng)甲醇需要N4而P605/P606不能及時(shí)啟動(dòng)時(shí)，關(guān)閉V3、V4閥，打開V5、V6閥，可迅速給甲醇生產(chǎn)送氣；若后系統(tǒng)需要N3量較多，空分無法及時(shí)供足N3，可以通過N4管網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，保證N3的正常供應(yīng)。

4.3 由于P607實(shí)際開車流量比其設(shè)計(jì)值大得多，因此在泵出口、進(jìn)汽化器前增設(shè)回流管線和回流液控制閥，將回流管線接到P608的回流閥之后的管道上，使部分液氮回流至液氮貯槽，從而減少了通過汽化器的液氮量，保證外送N4的溫度。P608正常外送時(shí)，出口壓力為5.9MPa，因其回流閥為減壓閥，且液氮儲(chǔ)槽內(nèi)的壓力為10kPa左右，所以回流閥后的壓力很低，不會(huì)影響P607的正常回流。

5 優(yōu)化方案的優(yōu)點(diǎn)

增設(shè)N3、N4連通閥，避免了因某臺(tái)機(jī)泵故障而導(dǎo)致下游工段供氮短缺，能快速滿足用戶對(duì)N3、N4的需求，也起到了穩(wěn)定管網(wǎng)壓力的作用；加8字盲板和排氣導(dǎo)淋，使檢修更加的安全可靠；后備事故氮泵無需時(shí)刻冷備，降低了能耗?？梢?，不管是從成本還是從安全、能耗方面考慮，優(yōu)化后的氮?dú)夤?yīng)方案都要優(yōu)于原設(shè)計(jì)方案。

[1]蔣銀健，李均.空分設(shè)備液氧后備系統(tǒng)供應(yīng)方案的優(yōu)化[J].挖潛改進(jìn)，2011.

[2]鄭艷利.簡(jiǎn)述空分后備系統(tǒng)及其重要性[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011.

[3]張行東.淺談現(xiàn)代空分裝置配套后備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013.