液氮洗裝置再生氮氣加熱器優(yōu)化改造總結

龐偉玲，高 冰，楊星波

(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng) 453731)

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液氮洗裝置再生氮氣加熱器優(yōu)化改造總結

龐偉玲，高 冰，楊星波

(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng) 453731)

介紹了液氮洗裝置存在的問題，并對液氮洗裝置的再生氮氣加熱器進行了優(yōu)化改造。通過新增設1臺再生氮氣加熱器與原設備串聯(lián)運行，不僅有利于分子篩的再生，而且具有良好的節(jié)能效果。

液氮洗 再生氮氣加熱器 優(yōu)化 改造

河南心連心化肥有限公司四分公司采用潔凈煤氣化技術進行原料結構調整，項目年產(chǎn)450 kt合成氨、800 kt尿素，其中液氮洗裝置采用寰球公司技術。液氮洗裝置主要是用分子篩干燥器吸附凈化氣中微量的CO2和CH3OH，配制氫氮比為3∶1(物質的量之比)的合成氣供氨合成系統(tǒng)使用。在運行過程中，氮氣經(jīng)液氮洗裝置再生氮氣加熱器后溫度不達標，故對其進行了優(yōu)化改造。

1 存在的問題

液氮洗裝置自投運以來，再生氮氣加熱器蒸汽消耗為3～4 t/h，大于設計值(1.12 t/h)。經(jīng)蒸汽加熱后，氮氣溫度在205～210 ℃，低于再生設計要求溫度(即換熱器出口溫度，220 ℃)，因此，需延長加熱時間，每周期比設計時間延長2 h，且最終溫度僅能保持在180 ℃以上(分子篩底部溫度)4 h，不能達到設計要求200 ℃以上4 h，不僅造成了蒸汽浪費，而且也影響了分子篩再生效果。

2 優(yōu)化改造

針對分子篩加熱時存在的問題，于2015年5月對液氮洗裝置再生氮氣加熱器進行優(yōu)化改造。經(jīng)計算，原有再生氮氣加熱器的換熱面積偏小(換熱面積36.97 m2，計算結果為47.49 m2)。實際改造時，新增1臺與原換熱器參數(shù)相同的設備(設備參數(shù)見表1)并與原設備串聯(lián)運行，其換熱面積為36.97 m2，折流板間距576 mm，筒體公稱直徑Ф 600 mm，壁厚14 mm，長度3 030 mm。改造后工藝流程見圖1。

表1 新增換熱器設備參數(shù)

項 目殼程管程介質再生氮氣蒸汽工作溫度(進/出)/℃20/220400/252工作壓力/MPa0.424.00設計溫度/℃450450耐壓試驗壓力/MPa5.897.65設計壓力/MPa3.544.6/F.V焊接接頭系數(shù)1.01.0程數(shù)12水壓試驗壓力/MPa7.65(臥)7.65(臥)

圖1 改造后工藝流程

3 改造效果及效益分析

(1)由表2可見，改造前，再生氮氣加熱時間在8.5～10.0 h，大于設計值(7.6 h)，而分子篩加熱溫度在179.5～188.9 ℃，低于設計值(200 ℃)。

表2 改造前、后分子篩運行參數(shù)對比

項目時間/h泄壓預熱加熱冷卻升壓降溫并聯(lián)加熱溫度/℃改造前0.53.08.72.60.58.00.5186.00.53.010.02.60.58.00.3179.50.52.08.53.00.58.00.5188.90.52.69.83.00.58.00.3180.80.53.09.22.70.58.00.5183.80.52.29.23.00.58.00.3180.8改造后0.52.27.64.20.58.00.6217.00.53.07.64.60.58.00.6209.10.52.27.64.20.58.00.6217.00.52.37.64.60.58.00.6209.00.52.27.64.20.58.00.6217.00.52.27.64.60.58.00.6208.0

改造后，分子篩加熱時間控制在7.6 h，符合設計要求，分子篩加熱溫度在208.0～217.0 ℃(分子篩供應商認為此溫度對分子篩無影響)，有利于分子篩的再生。

(2)由表3可看出：再生氮氣加熱器優(yōu)化改造后，蒸汽凝液溫度由220 ℃降至190 ℃，低位熱利用更充分；蒸汽消耗由3.0～4.0 t/h降至1.0～1.5 t/h，降低了生產(chǎn)成本。

表3 改造前、后蒸汽溫度和消耗對比

項 目優(yōu)化前優(yōu)化后蒸汽進口溫度/℃388～395388～395蒸汽進口閥開度/mm0.05～0.060.03～0.04疏水閥旁路開度/mm0.01～0.02半格蒸汽凝液溫度/℃220190蒸汽消耗/(t·h-1)3.0～4.01.0～1.5

(3)改造后，4.0 MPa蒸汽消耗由27.0 t/d降至7.6 t/d，按蒸汽價格120元/t、年生產(chǎn)時間300 d計，則年節(jié)約蒸汽費用70萬元左右。氮氣加熱器優(yōu)化改造共投資20萬元，僅節(jié)約蒸汽一項，半年內(nèi)即可收回全部投資。

4 結語

分子篩的操作和維護對系統(tǒng)的正常運行和冷箱的保護起著重要作用，通過對再生氮氣加熱器的優(yōu)化改造，分子篩加熱時的蒸汽消耗、加熱溫度達到了預期目標，但同時需注意以下幾點：①新增設備相應增加了可能出現(xiàn)泄漏的部位，正常生產(chǎn)過程中，應做好設備的維護和監(jiān)控，通過分析低壓氮氣露點判斷設備是否出現(xiàn)泄漏，防止設備泄漏造成水進入分子篩使其粉化，進而影響分子篩的吸附效果和使用壽命；②分子篩再生步驟相應進行調整，嚴格執(zhí)行每步所需時間和要求，控制充、泄壓速率，防止受力不均而造成分子篩粉化。

Sum- Up of Optimization Improvement of Nitrogen Regeneration Heater for Liquid Nitrogen Wash Unit

PANG Weiling, GAO Bing, YANG Xingbo

(Henan Xinlianxin Fertilizer Co., Ltd. Henan Xinxiang 453731)

The problems in liquid nitrogen wash unit are presented, and optimization improvement is carried out of nitrogen regeneration heater for liquid nitrogen wash unit. Through adding a new nitrogen regeneration heater, which is in series running with original equipment, not only the regeneration of molecular sieve is benefited, but good energy saving effect is obtained also.

liquid nitrogen wash nitrogen regeneration heater optimization improvement

龐偉玲(1990—)，女，本科，從事化工設計與研發(fā)工作；pwlfly@126.com。

TB657.9

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1006- 7779(2016)05- 0037- 02

2015- 11- 05)