公用工程保障系统运行优化

2020-05-15黄长胜吴延锐张传振王钦凯赵洪升

化工设计通讯 2020年3期

黄长胜，吴延锐，张传振，王钦凯，赵洪升

（山东铁雄新沙能源有限公司，山东巨野 274900）

山东铁雄新沙能源有限公司地处省级巨野化工园区北区，是生产焦炭、焦炉煤气制甲醇和LNG 的综合能源化工企业，同时承担了周边企业的煤气、热力、氢气等公用工程供应和地方供暖等功能。公司有两座5.5m 捣固焦炉，分别于2009年3月、2013年12月建成投产，为延长产业链，2010年12月建成投产焦炉气制甲醇装置，2016年12月投产干熄焦装置，2017年5月LNG 项目投运。随着不同装置的先后投产，对保障生产的公用工程平衡带来了巨大挑战，随着近两年环保标准提升和安全标准化的实施，对运行的安全和环保提出了更高的要求，根据优势互补、能源充分利用的原则，生产管理人员对公用工程的平衡与调节方面进行了多项实践，节约运行成本的同时维护了系统的安全稳定运行。

1 解析气

1.1 解析气来源

公司LNG 投产后设计是用分离了甲烷后的富氢气通过PSA 提取氢气外供，由于市场变化，LNG 运行效益低于甲醇，单纯为了提氢运行LNG 装置又十分不经济，通过和PSA 厂家沟通，创造性地采用甲醇驰放气富氢特点通过PSA 提氢，不再运行LNG 冷箱及前处理系统，解决了系统运行和氢气供应问题。

甲醇驰放气压力满足PSA 系统，可以直接送到PSA 提氢，进入PSA 系统提氢后的剩余气体就是解析气，驰放气和解析气主要成分如表1所示。

表1 驰放气和解析气组分表

1.2 流程简述

来自甲醇车间合成系统的驰放气进入LNG 车间PSA 系统提氢后，氢气外供，解析气通过阀门调节有三种去向：一是通过回炉煤气管道供一、二期焦炉回炉使用，二是通过原驰放气管道回一期管道并入气柜进口，三是通过新配煤气管道并入罗茨风机进口直接外供煤气使用单位。

1.3 调节关键点

由于解析气相对于焦炉煤气热值偏低，回炉使用一方面有助于焦炉高向加热，改善焦炉标准温度控制，另一方面较多解析气加入会影响到回炉煤气热值，甚至影响焦炉加热，由于一期管式炉在解析气加入点之后，加大进入焦炉的解析气量后直接影响管式炉的加热温度，进而影响脱苯。

在焦炉废气回配没有投用前，根据焦炉加热情况，解析气少量并入回炉使用，有助于焦炉的高向加热；其余部分借助原甲醇驰放气去气柜管道，在保证不影响甲醇原料气组分的情况下并入气柜进口；2019年11月焦炉废气回配投用后，废气回配对焦炉加热的改善相对明显，再增加焦炉加热中的解析气量就会出现热量不足的问题。

考虑今后提氢装置负荷的提高和焦炉废气回配的投用，解析气需要有一个相对合理稳妥的去处，因此，新增部分管道，使得解析气可通过原外供煤气管道并入外供罗茨风机进口，在保证外供煤气热值的情况下，与煤气混合外供。

1.4 实现效果

来自LNG 车间解析气，通过供焦炉回炉阀门及并入罗茨风机进口阀门的调节，在保证焦炉加热及外供煤气热值的情况下共同消耗使用，实现了资源的合理利用。流程简图如图1所示。

图1 解析气调节流程简图

2 压缩空气

2.1 压缩空气来源

公司压缩空气负荷主要有：LNG 车间3×780m3/h，干熄焦车间2×3000m3/h，一期空压站3×2448m3/h，二期空压站4×2280m3/h，甲醇空分空压机1×36000m3/h（主要制氧、制氮使用）。

2.2 优化方案

原压缩空气供应点各自相对独立，若某一区域空压机出现异常情况，短时间内无法开启，压缩空气压力低造成局部系统瘫痪，还时有出现某点富余而另一点不够用的窘状。为保证压缩空气系统、仪表气系统压力及流量正常，通过铺设管道将各压缩空气供应点进行联通，其中LNG 车间压缩空气借助管道送入老厂区，并在适宜位置管道带压开口与二期压缩空气主管网及干熄焦压缩空气主管网并网，同时将干熄焦主管网与一、二期主管网连通并网，以此实现全公司所有压缩空气系统的并联运行，保证了生产用压缩空气系统、仪表气系统压力及流量的稳定。

2.3 实现效果

压缩空气LNG 车间与二期及干熄焦主管网并网，干熄焦压缩空气与一、二期连通管网并网，使得全厂压缩空气系统形成一个互联互通状态，任意空压机出现异常或者停机均不影响压缩空气的供应，同时也保证了生产的稳定。流程简图如图2所示。

图2 压缩空气流程简图

3 氮气

3.1 氮气来源

（1）一期空压站制氮机组，该套制氮系统氮气产量约180m3/h，压力0.3MPa，氮气纯度＞99.9%。

（2）二期空压站制氮机组，该套制氮系统氮气产量约200m3/h，压力0.3MPa，氮气纯度＞99.9%。

（3）甲醇氮压站，该氮压站共有三台氮压机，主要供应甲醇二合一机组、火炬及焦化二期（应急使用），氮气来源冷箱，单台最大供应量900m3/h，压力0.7MPa，氮气纯度≥99.99%。其中1#、3#机组通过阀门切换可实现与甲醇制氮站氮气外供管道并网。

制氮机组：三套制氮系统满负荷运行供应量3×1000m3/h，压力0.5MPa，氮气纯度≥99.99%。

通过改造，创造性的实现3#、4#、5#、6#可直接外供来自冷箱氮气，制氮站空压机不开制氮机组：最大供应量7000m3/h（夏季），9000m3/h（冬季），压力0.5MPa，氮气纯度≥99.99%。

（4）LNG 制氮站，设计最大产气量2×1000m3/h，压力0.5MPa，氮气纯度≥99.99%。

（5）干熄焦液氮气化器，最大外供负荷2500m3/h，压力0.6MPa。

3.2 调节关键点

根据各系统氮气用量及压力，通过各车间制氮机组连通管道阀门进行调节控制，首先保证干熄焦车间干熄炉CO 气体的控制。若某制氮系统检修停车，可通过提高其他环节制氮机组负荷，打开相关连接阀门供应系统使用。

3.3 实现效果

通过对甲醇制氮站空压机进口改造，使得空压机可作为氮压机使用，直接加压来自空分的氮气进行外供，将原来甲醇空分系统放散的氮气变废为宝，在甲醇制氮机组不开启的情况下即可满足系统需求，既节约了资源又避免了浪费，同时通过铺设管道将甲醇制氮站外供干熄焦系统及LNG 系统用氮气主管网与一期氮气主管网、LNG 制氮站主管网及干熄焦液氮气化器出口管道并网，并在甲醇制氮站外供主管网带压开口与二期氮气系统主管网并网，以此实现全公司所有氮气供应点的互联互通。流程简图如图3所示。