中国国家能源集团煤制油有限公司鄂尔多斯煤制油分工司内蒙古鄂尔多斯市017200
摘要：50000Nm3/h内压缩流程空分设备的技术参数及流程，详细介绍其主要配置，总结了空分设备具有的能耗低，提取率高，运行安全可靠等工艺特点。
关键词：大型空分设备；内压缩流程；技术参数；配置；工艺特点
中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司采用具有自主知识产权的神华煤直接液化工艺，以煤炭为原料，通过化学加工过程生产石油、石化产品，是目前世界上居领先地位的现代化大型煤炭直接液化工业化生产企业。神华煤直接液化项目于2002年9月得到国家计委正式批准，先期工程投资150亿元人民币，年产油品100万吨，总建设规模为年产油品500万吨。经过数年艰苦建设，于2008年12月31日一次投料试车成功。其中空分装置采用国外林德的先进工艺两套50000Nm3/h内压缩流程。其中空压机和压缩机采用国外进口设备，用汽轮机拖动。
1工艺流程及技术参数
50000Nm3/h空分设备的主要技术参数见表1其流程看图1
50000Nm3/h空分设备采用液氧内压缩流程，主要任务是为煤制氢装置壳牌气化炉提供4.75MPa的高纯氧气及5.2、8.1MPa的高纯氮气，为煤液化备煤、煤制氢备煤、净化装置提供0.45MPa的高纯氮气，为全厂各装置提供0.9MPa的高纯氮气，同时向全厂各装置提供仪表空气和工厂空气。装置也生产少量液体产品储存到后备储罐系统中，用来保证生产的连续性。
表150000Nm3/h空分设备的主要技术参数（正常工况）
图150000Nm3/h内压缩流程空分设备流程示意图
2主要配置
2.1空气过滤器
空气过滤器采用气动自洁式过滤器，过滤能力为400000m3/h，除尘效率：过滤粒度≥2μm的为99%，过滤粒度≥1μm的为98%。具有定时、定压差自动喷吹功能。
2.2空压机
空压机采用国外某公司设计、制造的RIKT125-1+1+1+1型单轴等温内冷式离心压缩机，由同一家公司设计制造的DK080/170R型汽轮机驱动，转速为4597r/min。空压机为四段压缩，前三段出口均设有两组并联的段间换热器。空压机采用入口导叶来实现流量调节，正常工况时空气流量257300Nm3/h，排气压力0.63MPa（A）。压缩机采用“恒流量”控制将气体送出管道，设旁通防喘振放空阀，满足空压机全量放空能力。控制信号由DCS控制系统自动控制。
润滑油系统采用主、辅油泵公共油站形式为一拖二机组提供润滑油，主油泵由循环压缩机齿轮箱带动，在汽轮机运行时为压缩机供油润滑；汽轮机停运时，由辅油泵供油。
2.3空气预冷系统
空气预冷系统核工业部524厂生产的，处理空气量257300Nm3/h，工作压力0.63MPa（A），空气进塔温度95℃左右，空气出塔温度12℃。配备两台由佛山水泵厂产的KCP200×150-400A型常温水泵、两台KCP100×65-250A型低温水泵。空冷塔为填料塔，有两层的填料，分别是下层高流环与金属矩安环上层是所料的鲍尔环。上部设捕雾器以防止雾状游离水进入分子筛纯化系统；水冷塔为填料塔。低温水泵后安装了30HXC-130A型冷冻机组，进一步降低水的温度从而为提高装置负荷提供有利条件。
2.4分子筛纯化系统
型分子筛纯化系统由林德气体公司生产，处理气量257300Nm3/h，分子筛吸附器采用立式单层床层径向流结构，装填13x分子筛吸附剂，以净化空气中的水分、二氧化碳以及碳氢化合物等杂质；分子筛采用返流污氮气再生。再生污氮气加热器采用安全、可靠的不锈钢材质蒸汽加热器。
2.5增压透平膨胀机
TC200/45-AS型增压透平膨胀机由CRYOSTAR公司设计制造，膨胀端进气压力3.7MPa，排气压力0.45MPa；增压端进气压力3.3MPa，排气压力3.7MPa。透平膨胀机采用增压机制动，操作负荷范围为55%～100%。增压透平膨胀机的调节通过增压端的旁通回流阀来控制，膨胀后的气体与下塔顶部得到的压力气汇合后进入高压板式复热后进入循环压缩机
2.6精馏塔系统
下塔为筛板塔结构，上塔采用规整填料塔。冷箱内冷阀与管道连接采用焊接方式。
2.7氮压机（循环氮压机）
氮压机采用国外某公司设计制造的RG45-5型5级整体齿轮式高压离心压缩机，由汽轮机驱动。五级三段式设计每一级后都设有冷却器，为后线用户提供三个等级的氮气。一段的排气压力为3.3Map，二段的排气压力为5.2Map，三段的排气压力为8.1Map。总的排气量为163000Nm3/h。润滑油由公共油站提供。
2.8板翅式换热器
板翅式换热器有九组：一组低压、四组高压、四组污氮换热器为林德气体公司的专利产品。
2.9氮压机（0.45Map氮气压缩机）
0.45Map氮气压缩机采用杭州氧气厂设计制造的3TYC102型透平压缩机，由水冷式电机驱动。三级两级冷却，压缩机的处理气量为40600Nm3/h。润滑油系统安装在底座上，结构紧凑，由压缩机大齿轮轴直接驱动主油泵，电机驱动辅助油泵。
2.10液氧泵
低温液氧泵是由法国的CRYOSTAR公司设计制造的VP4/305/7L-3，0C/0-CB-WB型的多级立式离心泵。由主冷出来的液氧经过液氧泵直接压缩至5.2Map在经高压板式换热器复热气化后送给用户。
2.11后备系统
后备系统由两个1500m3的液氮储槽、一个1000m3的液氧储槽及两台超高压氮泵、两台高压氮泵、两台低压氮泵、一台高压氧泵组成。其中超高压氮泵为往复泵，高压氧泵氮泵为多级离心泵，低压氮泵为单级泵。往复泵为后线提供压力为20Map的超高压氮气作为开车前的试压，气密用。高压氧泵氮泵则是在主装置出现问题后为稳定后线运行提供氧气氮气的。所有的后备泵都是来自法国的CRYOSTAR公司。
2.12仪表压缩机
装置配置了三台日本IHI公司的TA95-1650kW型压缩机，由风冷式电机驱动。为三级压缩三级冷却，等温压缩至0.8Map。正常工况下为两开一备，为全场提供仪表空气10000Nm3/h及未干燥的工厂空气14400Nm3/h
3工艺特点
（1）在内压缩流程空分设备中，液氧的大量抽取，可以保证主冷液氧中的碳氢化合物和其他有害杂质不聚集，使整体设备安全性能大大提高。同时设置分析仪对主冷液氧中的碳氢化合物和氮氧化合物含量进行监控，保证装置安全运行。
（2）内压缩流程空分设备由于配置了增压机，使得膨胀制冷量较大，在满足生产用气的情况下，可以最大限度地生产液体，增加设备综合效益，降低综合能耗。
（3）内压缩流程配置的低温液氧泵，由于在低温、低转速的状态下运行，在一般情况下可以连续运行2万小时，液氧泵可以采用一开一冷备运行液氧泵在正常操作时的运行方式为：一台在加载状态下达到额定压力运行，另一台低速转动，冷备用；当运行泵发生故障时，备用泵在10秒内快速加载至额定压力，大大提高了设备的运行可靠性。
（4）内压缩流程空分设备中液氧泵的运用减少了外压缩流程的氧压机，增加了装置的总体安全性，减少了厂房的噪音。
4结束语
50000Nm3/h内压缩流程空分设备具有能耗低、氧提取率高、运行安全可靠的特点，其成功的投运为中国神华煤制油化工顺利的生产提供了保障。并给公司带来一定的经济效益。
参考文献：
空分设备一览表；制氧技术；制氧工问答；空分单体设备说明书