神華烏頭煤制烯烴項目開發(fā)實踐

神華烏頭煤制烯烴項目開發(fā)實踐

神華包煤氣田項目的主要技術采用目前流行的“一拖二”技術、全壓裂彎精制、全精備土壤溶菌法、全團糟制備法和液相壓縮法，為當前的空分行業(yè)提供前技術和技術參考。配套的關鍵動設備、低溫閥門及高壓板式換熱器均采用進口產(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壓縮空分流程見圖1。在空分裝置中,空氣首先進入過濾器除去塵埃,再經(jīng)過壓縮機增壓至0.575MPa,進入空氣冷卻塔進行冷卻。冷卻后的空氣進入分子篩吸附器凈化。凈化后的空氣分為2部分:1部分進入低壓板式換熱器,被返流污氮氣及氮氣冷卻后出換熱器底部進入下塔。另1部分凈化空氣送入空氣增壓機。從空氣增壓機中部抽出1股3.1MPa的空氣進入增壓透平膨脹機組的增壓端增壓,增壓后的氣體被冷卻器冷卻至常溫后進入冷箱,在高壓板式換熱器中再次冷卻,然后進增壓透平膨脹機。膨脹后的含濕空氣進入氣液分離器,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,一起進入分餾塔的下塔精餾。空氣增壓機最終出口的高壓空氣,經(jīng)空氣增壓機末級冷器冷卻至常溫后進入冷箱的高壓板式換熱器中,與精餾塔出來的高壓液氧進行換熱冷卻,使液氧氣化。冷卻后的空氣經(jīng)膨脹閥后大部分進入下塔中部作為回流液,另1部分減壓后進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)上塔進一步精餾后,在上塔底部獲得液氧。下塔頂部的氮氣冷凝得到液氮。在下塔頂部抽取0.49MPa的氮氣,經(jīng)低壓板式換熱器復熱后出冷箱。從上塔的底部抽出液氧,通過高壓液氧泵增壓后進入高壓板式換熱器,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,粗氬塔在結構上分為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技術特征分析2.1自潔式過濾器裝置的3大主機(空壓機、增壓機和汽輪機)均為MAN-T公司提供,空壓機型號為RIKT-125、加工氣量為300000m3/h。MAN-T公司是世界著名壓縮機供應商。由于受地域因素影響,汽輪機的冷卻采用了空冷(雙良公司的空冷器)而沒有用水冷,僅此一項,4套空分就可節(jié)水12000m3/h。由于空氣中含有灰塵等機械雜質,為保證壓縮機的長期可靠運行,空氣進入壓縮機前必須要進行過濾,因此設置了目前流行的自潔式過濾器。該過濾器有過濾阻力小(0.3～0.8kPa)、過濾效率高(平均過濾效率對1μm粒子而言可達到99.5%)、適應性廣、反吹耗氣少(僅為0.1～0.5m3/min)、占地面積小、結構簡單、防腐性能好和日常維護量小等優(yōu)點。2.2預冷裝置設計為保證后續(xù)凈化單元工作的穩(wěn)定性,需要將出空壓機的壓縮空氣(80～90℃)進行換熱降溫,通過設置空氣預冷系統(tǒng)可以有效地降低空氣進入空分設備的溫度,同時除去其中的大部分水溶性有害物質如NH3、HCl、SO2、NO2等。由于該項目氮氣余量較大,因此在該裝置中,預冷單元設置了空冷塔和水冷塔各1座,且均采用填料塔。利用上塔污氮和氮氣干燥吸濕的特性,通過水冷塔與去空冷塔的噴淋水換熱,達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,取消了冷水機組,簡化了流程,在增加運行平穩(wěn)性的同時降低了能耗。2.3再生污氮吸附系統(tǒng)該空分裝置設置了2臺臥式分子篩吸附器,運行時交替工作,其中1臺工作時,另1臺再生,再生系統(tǒng)采用飽和蒸汽加熱再生污氮。為保證運行的可靠性,系統(tǒng)的切換閥均采用進口閥門。在吸附過程中,首先被吸附的是水分,然后是二氧化碳和其他碳氫化合物。采用雙床層結構,下部為活性氧化鋁、上部為分子篩吸附劑?；钚匝趸X的機械強度較分子篩大,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還可以很好的分布氣體和保護分子篩。2.4增壓膨脹機單元膨脹機制冷(等熵膨脹)是空分裝置冷量的主要來源,因此,該單元工藝的合理性和制冷效率非常重要。膨脹機經(jīng)歷了風機制動、電機制動和增壓機制動幾個歷程。在該項目中,制冷單元采用了增壓膨脹機(ACD公司產(chǎn)品),通過提高膨脹機入口壓力(從電機制動的0.5MPa提高到增壓制動的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,使主換熱器承受的壓力(增壓機2段出口壓力可達7.1MPa),要比全低壓流程高得多,為保證安全生產(chǎn),采用了進口(CHART公司)的高壓板式換熱器。2.5上塔下塔分置構成精餾塔上塔采用了規(guī)整填料塔。設備上的低溫調節(jié)閥均采用進口(美國弗洛索瓦)閥門。由于塔高的限制,采用了上、下塔分置的設計,通過液氧工藝循環(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)運行過程中,我國采用了液氧泵自動識別泵,根據(jù)具體的操作流程可實現(xiàn)連續(xù)供氧因煤化工氧氣的消耗量大、壓力等級比較高(8.5MPa),傳統(tǒng)的外壓縮流程已不適合,因此采用了液氧內壓縮流程,用進口的高壓液氧泵(克瑞斯大高壓液體泵)代替了氧氣壓縮機且在線冷備用,若運行泵出故障,則備用泵在10s內自動達到工作負荷,所以內壓縮流程的可靠性較高。內壓縮流程取消了氧壓機,因而無高溫氧氣,火險隱患小,安全性好。主冷機大量抽取液氧,保證碳氫化合物的積聚可能性降到最低程度。產(chǎn)品液氧在高壓下蒸發(fā),使烴類物質積累的可能性大大降低。特殊設計的液氧泵自動啟動與運行程序,可有效地保證裝置的安全運行與連續(xù)供氧。其優(yōu)點為:投資小、占地面積小、安全可靠。由于采用從主冷機直接抽取液氧,增加了主冷機液氧的循環(huán)倍率,使得主冷機內碳氫化合物的含量非常低,從而防止了因碳氫化合物的聚積導致的主冷機爆炸事故的發(fā)生。2.7電子保護裝置空分裝置采用HoneywellPKS集散控制系統(tǒng)(DCS)進行生產(chǎn)控制?？諌簷C組的控制系統(tǒng)(CCS)選用西門子控制系統(tǒng),用于機組的調速、防喘振、聯(lián)鎖保護及常規(guī)控制?？諌簷C透平設置了電子超速保護裝置。空壓機組的狀態(tài)監(jiān)測采用了本特利3500系統(tǒng),該系統(tǒng)與CCS、DCS通過MODBUS進行協(xié)議數(shù)據(jù)通信,機組的軸位移信號引入了機組聯(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,該項目具有3個特點。(1)工藝先進。采用了目前空分行業(yè)最先進的工藝,使得氧氣提取率達到99.78%、裝置單位能耗僅為0.605kW·h/m3,達到國際先進水平。(2)設備配置高。關鍵設備均為進口的國際知名產(chǎn)品,從而確保了裝置運行的可靠性、安全性和平穩(wěn)性。(3)控制系統(tǒng)可靠。采用了先進的DCS集散控制系統(tǒng)和CCS壓縮機控制系統(tǒng)。4新型吸附器和高效的吸附劑該裝置在凈化單元的設計上還仍有不足之處,目前只能使用臥式分子篩吸附器。由于空分裝置規(guī)模的不斷擴大,分子篩吸附