神華烏頭煤制烯烴項(xiàng)目開(kāi)發(fā)實(shí)踐

神華包煤氣田項(xiàng)目的主要技術(shù)采用目前流行的“一拖二”技術(shù)、全壓裂彎精制、全精備土壤溶菌法、全團(tuán)糟制備法和液相壓縮法，為當(dāng)前的空分行業(yè)提供前技術(shù)和技術(shù)參考。配套的關(guān)鍵動(dòng)設(shè)備、低溫閥門(mén)及高壓板式換熱器均采用進(jìn)口產(chǎn)品,從而保證了裝置的可靠性和氧產(chǎn)品的提取率。1空氣增壓—工藝流程常溫分子篩凈化空氣膨脹內(nèi)壓縮空分流程見(jiàn)圖1。在空分裝置中,空氣首先進(jìn)入過(guò)濾器除去塵埃,再經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)增壓至0.575MPa,進(jìn)入空氣冷卻塔進(jìn)行冷卻。冷卻后的空氣進(jìn)入分子篩吸附器凈化。凈化后的空氣分為2部分:1部分進(jìn)入低壓板式換熱器,被返流污氮?dú)饧暗獨(dú)饫鋮s后出換熱器底部進(jìn)入下塔。另1部分凈化空氣送入空氣增壓機(jī)。從空氣增壓機(jī)中部抽出1股3.1MPa的空氣進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)組的增壓端增壓,增壓后的氣體被冷卻器冷卻至常溫后進(jìn)入冷箱,在高壓板式換熱器中再次冷卻,然后進(jìn)增壓透平膨脹機(jī)。膨脹后的含濕空氣進(jìn)入氣液分離器,經(jīng)氣液分離器的空氣與低壓板式換熱器的低壓空氣匯合后,一起進(jìn)入分餾塔的下塔精餾。空氣增壓機(jī)最終出口的高壓空氣,經(jīng)空氣增壓機(jī)末級(jí)冷器冷卻至常溫后進(jìn)入冷箱的高壓板式換熱器中,與精餾塔出來(lái)的高壓液氧進(jìn)行換熱冷卻,使液氧氣化。冷卻后的空氣經(jīng)膨脹閥后大部分進(jìn)入下塔中部作為回流液,另1部分減壓后進(jìn)入上塔中部作為回流液?？諝庠诜逐s塔的下塔經(jīng)初步精餾后,獲得液態(tài)空氣、純液氮和污液氮。經(jīng)上塔進(jìn)一步精餾后,在上塔底部獲得液氧。下塔頂部的氮?dú)饫淠玫揭旱?。在下塔頂部抽?.49MPa的氮?dú)?經(jīng)低壓板式換熱器復(fù)熱后出冷箱。從上塔的底部抽出液氧,通過(guò)高壓液氧泵增壓后進(jìn)入高壓板式換熱器,加熱至大氣溫度作為產(chǎn)品(高壓氧氣)送出。在上塔中部抽取一定量的氬餾份送入粗氬塔,粗氬塔在結(jié)構(gòu)上分為2段,第2段粗氬塔底部的回流液體經(jīng)循環(huán)液氬泵加壓后送入第1段頂部作為回流液;氬餾份經(jīng)粗氬塔精餾后得到粗液氬,并送入精氬塔中部,經(jīng)精氬塔精餾后在塔底部得到精液氬。2技術(shù)特征分析2.1自潔式過(guò)濾器裝置的3大主機(jī)(空壓機(jī)、增壓機(jī)和汽輪機(jī))均為MAN-T公司提供,空壓機(jī)型號(hào)為RIKT-125、加工氣量為300000m3/h。MAN-T公司是世界著名壓縮機(jī)供應(yīng)商。由于受地域因素影響,汽輪機(jī)的冷卻采用了空冷(雙良公司的空冷器)而沒(méi)有用水冷,僅此一項(xiàng),4套空分就可節(jié)水12000m3/h。由于空氣中含有灰塵等機(jī)械雜質(zhì),為保證壓縮機(jī)的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行,空氣進(jìn)入壓縮機(jī)前必須要進(jìn)行過(guò)濾,因此設(shè)置了目前流行的自潔式過(guò)濾器。該過(guò)濾器有過(guò)濾阻力小(0.3～0.8kPa)、過(guò)濾效率高(平均過(guò)濾效率對(duì)1μm粒子而言可達(dá)到99.5%)、適應(yīng)性廣、反吹耗氣少(僅為0.1～0.5m3/min)、占地面積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、防腐性能好和日常維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。2.2預(yù)冷裝置設(shè)計(jì)為保證后續(xù)凈化單元工作的穩(wěn)定性,需要將出空壓機(jī)的壓縮空氣(80～90℃)進(jìn)行換熱降溫,通過(guò)設(shè)置空氣預(yù)冷系統(tǒng)可以有效地降低空氣進(jìn)入空分設(shè)備的溫度,同時(shí)除去其中的大部分水溶性有害物質(zhì)如NH3、HCl、SO2、NO2等。由于該項(xiàng)目氮?dú)庥嗔枯^大,因此在該裝置中,預(yù)冷單元設(shè)置了空冷塔和水冷塔各1座,且均采用填料塔。利用上塔污氮和氮?dú)飧稍镂鼭竦奶匦?通過(guò)水冷塔與去空冷塔的噴淋水換熱,達(dá)到降低噴淋水溫度的目的。采用填料塔后,壓力降小(阻力約為0.1kPa/m)能耗低、傳熱傳質(zhì)效果好、操作彈性更大,與篩板塔相比,塔徑可以大大縮小。采用此流程,取消了冷水機(jī)組,簡(jiǎn)化了流程,在增加運(yùn)行平穩(wěn)性的同時(shí)降低了能耗。2.3再生污氮吸附系統(tǒng)該空分裝置設(shè)置了2臺(tái)臥式分子篩吸附器,運(yùn)行時(shí)交替工作,其中1臺(tái)工作時(shí),另1臺(tái)再生,再生系統(tǒng)采用飽和蒸汽加熱再生污氮。為保證運(yùn)行的可靠性,系統(tǒng)的切換閥均采用進(jìn)口閥門(mén)。在吸附過(guò)程中,首先被吸附的是水分,然后是二氧化碳和其他碳?xì)浠衔铩２捎秒p床層結(jié)構(gòu),下部為活性氧化鋁、上部為分子篩吸附劑?；钚匝趸X的機(jī)械強(qiáng)度較分子篩大,且具有很高的吸附水分的能力,在下部可以起到吸附劑支撐作用,在減少分子篩用量的同時(shí)還可以很好的分布?xì)怏w和保護(hù)分子篩。2.4增壓膨脹機(jī)單元膨脹機(jī)制冷(等熵膨脹)是空分裝置冷量的主要來(lái)源,因此,該單元工藝的合理性和制冷效率非常重要。膨脹機(jī)經(jīng)歷了風(fēng)機(jī)制動(dòng)、電機(jī)制動(dòng)和增壓機(jī)制動(dòng)幾個(gè)歷程。在該項(xiàng)目中,制冷單元采用了增壓膨脹機(jī)(ACD公司產(chǎn)品),通過(guò)提高膨脹機(jī)入口壓力(從電機(jī)制動(dòng)的0.5MPa提高到增壓制動(dòng)的3.2MPa),增加了單位膨脹量的制冷量,從而降低能耗并提高了氧氣提取率。由于采用了增壓膨脹技術(shù),使主換熱器承受的壓力(增壓機(jī)2段出口壓力可達(dá)7.1MPa),要比全低壓流程高得多,為保證安全生產(chǎn),采用了進(jìn)口(CHART公司)的高壓板式換熱器。2.5上塔下塔分置構(gòu)成精餾塔上塔采用了規(guī)整填料塔。設(shè)備上的低溫調(diào)節(jié)閥均采用進(jìn)口(美國(guó)弗洛索瓦)閥門(mén)。由于塔高的限制,采用了上、下塔分置的設(shè)計(jì),通過(guò)液氧工藝循環(huán)泵將上下塔液體與主冷凝蒸發(fā)器相連。主冷凝蒸發(fā)器采用雙層浴式、主冷溫差≤1℃。2.6液壓系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,我國(guó)采用了液氧泵自動(dòng)識(shí)別泵,根據(jù)具體的操作流程可實(shí)現(xiàn)連續(xù)供氧因煤化工氧氣的消耗量大、壓力等級(jí)比較高(8.5MPa),傳統(tǒng)的外壓縮流程已不適合,因此采用了液氧內(nèi)壓縮流程,用進(jìn)口的高壓液氧泵(克瑞斯大高壓液體泵)代替了氧氣壓縮機(jī)且在線冷備用,若運(yùn)行泵出故障,則備用泵在10s內(nèi)自動(dòng)達(dá)到工作負(fù)荷,所以內(nèi)壓縮流程的可靠性較高。內(nèi)壓縮流程取消了氧壓機(jī),因而無(wú)高溫氧氣,火險(xiǎn)隱患小,安全性好。主冷機(jī)大量抽取液氧,保證碳?xì)浠衔锏姆e聚可能性降到最低程度。產(chǎn)品液氧在高壓下蒸發(fā),使烴類(lèi)物質(zhì)積累的可能性大大降低。特殊設(shè)計(jì)的液氧泵自動(dòng)啟動(dòng)與運(yùn)行程序,可有效地保證裝置的安全運(yùn)行與連續(xù)供氧。其優(yōu)點(diǎn)為:投資小、占地面積小、安全可靠。由于采用從主冷機(jī)直接抽取液氧,增加了主冷機(jī)液氧的循環(huán)倍率,使得主冷機(jī)內(nèi)碳?xì)浠衔锏暮糠浅５?從而防止了因碳?xì)浠衔锏木鄯e導(dǎo)致的主冷機(jī)爆炸事故的發(fā)生。2.7電子保護(hù)裝置空分裝置采用HoneywellPKS集散控制系統(tǒng)(DCS)進(jìn)行生產(chǎn)控制。空壓機(jī)組的控制系統(tǒng)(CCS)選用西門(mén)子控制系統(tǒng),用于機(jī)組的調(diào)速、防喘振、聯(lián)鎖保護(hù)及常規(guī)控制。空壓機(jī)透平設(shè)置了電子超速保護(hù)裝置。空壓機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)采用了本特利3500系統(tǒng),該系統(tǒng)與CCS、DCS通過(guò)MODBUS進(jìn)行協(xié)議數(shù)據(jù)通信,機(jī)組的軸位移信號(hào)引入了機(jī)組聯(lián)鎖控制。3提升氧提取率,提高系統(tǒng)性能從以上分析可以看出,該項(xiàng)目具有3個(gè)特點(diǎn)。(1)工藝先進(jìn)。采用了目前空分行業(yè)最先進(jìn)的工藝,使得氧氣提取率達(dá)到99.78%、裝置單位能耗僅為0.605kW·h/m3,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。(2)設(shè)備配置高。關(guān)鍵設(shè)備均為進(jìn)口的國(guó)際知名產(chǎn)品,從而確保了裝置運(yùn)行的可靠性、安全性和平穩(wěn)性。(3)控制系統(tǒng)可靠。采用了先進(jìn)的DCS集散控制系統(tǒng)和CCS壓縮機(jī)控制系統(tǒng)。4新型吸附器和高效的吸附劑該裝置在凈化單元的設(shè)計(jì)上還仍有不足之處,目前只能使用臥式分子篩吸附器。由于空分裝置規(guī)模的不斷擴(kuò)大,分子篩吸附