空分装置后备系统氮气供应方案的优化

梁世姣 李瑞兵

（中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司，宁夏 银川 750002）

1 概述

中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司宁东工业园的甲醇装置空分单元由两套空分和一套液体储存后备系统组成。其中，供氮后备系统主要由两台液氮储槽、各种不同压力等级的液氮泵及水浴式汽化器组成，即由液氮贮槽通过各个液氮泵得到不同压力等级的氮，经水浴式汽化器复热至常温后进入各自管网送往用户，以满足不同工序对氮气压力的要求。

2 氮气供应设计方案

原设计方案如图1所示。直接在精馏塔下塔顶部抽出一股0.45MPa的氮气经低压板式换热器复热至常温后进入低压氮气（简称N3）管网；0.45MPa事故氮气（简称N4）由液氮贮槽通过后备泵P605/P606、P607经水浴式汽化器复热至常温后分别送给甲醇项目及园区其它工序；5.9 MPa中压氮气（简称N2）由液氮贮槽通过后备泵P608经水浴式汽化器复热至常温后供给下游工序。

图1 原设计方案简图

3 存在的问题

总体来说，原设计基本满足用户对氮气的需求。但在实际生产中存在两个问题:

3.1 P607没有备用泵，一旦出现故障，无法保证园区事故氮气供给。

3.2 P607设计流量为5000 Nm3/h，但实际外送流量远大于设计值，有时甚至达8000 Nm3/h，而与其对应的汽化器的汽化能力只有7000 Nm3/h，当P605/P606、P607同时供气时，易超出汽化器的汽化能力，导致氮气温度无法控制到常温。

4 优化方案

针对以上问题结合生产流程进行工艺优化（如图2所示）。

图2 优化方案简图

4.1 送园区的N4与送甲醇的N4等级相同，在P605、P606的总管上增加与P607的连通阀，当P605/P606、P607任一路有故障时，可打开连通阀通过另一路外送氮气。

4.2 两路N4与N3的等级相同，增加V1、V2、V3、V4、V5、V6阀将三路气体管线联通，同时为方便检修在相邻阀门间增设8字盲板和排气导淋。正常生产时6个阀门全关，8字盲板导通，两道切断阀中间的导淋全开。当园区急需要N4，而P607泵因没有提前冷备或预冷不彻底等原因无法及时启动时，可通过开V1、V2、V3、V4阀给后系统快速送气；同样，当甲醇需要N4而P605/P606不能及时启动时，关闭V3、V4阀，打开V5、V6阀，可迅速给甲醇生产送气；若后系统需要N3量较多，空分无法及时供足N3，可以通过N4管网进行补偿，保证N3的正常供应。

4.3 由于P607实际开车流量比其设计值大得多，因此在泵出口、进汽化器前增设回流管线和回流液控制阀，将回流管线接到P608的回流阀之后的管道上，使部分液氮回流至液氮贮槽，从而减少了通过汽化器的液氮量，保证外送N4的温度。P608正常外送时，出口压力为5.9MPa，因其回流阀为减压阀，且液氮储槽内的压力为10kPa左右，所以回流阀后的压力很低，不会影响P607的正常回流。

5 优化方案的优点

增设N3、N4连通阀，避免了因某台机泵故障而导致下游工段供氮短缺，能快速满足用户对N3、N4的需求，也起到了稳定管网压力的作用；加8字盲板和排气导淋，使检修更加的安全可靠；后备事故氮泵无需时刻冷备，降低了能耗。可见，不管是从成本还是从安全、能耗方面考虑，优化后的氮气供应方案都要优于原设计方案。

[1]蒋银健，李均.空分设备液氧后备系统供应方案的优化[J].挖潜改进，2011.

[2]郑艳利.简述空分后备系统及其重要性[J].内蒙古石油化工，2011.

[3]张行东.浅谈现代空分装置配套后备系统的设计[J].中国新技术新产品，2013.