陈琳轩(国能新疆化工有限公司，新疆 乌鲁木齐 831400)

1 项目装置简介

国能新疆化工有限公司空分装置包括82 000 Nm3/h(O2)空分装置3套和空压站，是为了满足年产68万吨/年甲醇制烯烃生产对气体产品的需求，采用由法国液化空气提供相关技术，空气压缩机采用德国西门子公司设备。

空分单元包括空气过滤器、空气压缩机系统(包括汽轮机、原料空压机和空气增压机)、预冷系统(空冷塔、水冷塔和水泵等)、分子筛空气净化器、中压空气增压透平膨胀机、高低压板翅式换热器、下塔、冷凝蒸发器、上塔，以及稀有气体粗提装置，氧气产品采用高压变频液体泵输送，低压氮气产品由下塔抽出，开车高压氮气由后备液氮系统液氮加压气化提供，其余中压氮气产品采用液氮泵加压汽化和氮压机增压送出。

三套空分共用一套液氮存储系统和一套液氧存储系统。液氮存储系统包括一套有效容积为3 000 m3常压贮槽、一套有效容积为100 m31.0 MPag真空贮槽、一套100 m38.5 MPag高压氮罐及相应的液氮泵和汽化器。液氧存储系统为一套有效容积为3 000 m3常压贮槽和相应的液氧泵和汽化器。

为了提高项目的经济效益，每套空分配套了一套稀有气体粗提装置生产贫氪氙和粗氖氦产品，贫氪氙、粗氖氦通过真空管道送到界区外稀有气体精制装置。装置流程图如图1所示。

图1 装置流程图

2 装置运行情况及特点

2016年4月29日，2111空分装置顺利产氧氮，5月28日，2112空分装置产出合格的氧氮，9月5日2113空分装置产出合格的氧氮。装置开工运行至今，一直保持高效平稳运行，综合能耗为1 980.4 kg标煤/万Nm3氧气，能耗水平属于行业内先进水平。通过与其他同类装置比对，发现在节能环保方面存在的不足和缺陷，相关技术人员进行探索创新，不断改进，积累了经验。

装置节能减排特点：(1)空压机系统采用一拖二模式，即由一台汽轮机同时拖动主空压机和空气增压机。(2)主要耗水设备汽轮机表冷器采用空冷方式，节约用水。(3)三套空分共用一套液氧、液氮常压低温贮槽和输送系统，冷箱至液体贮槽管线采用真空管线保冷。(4)本装置所采用的全低压分子筛吸附、增压透平膨胀机制冷、氧气内压缩的工艺流程，流程先进、技术成熟、运行安全可靠、操作方便、能耗低。(5)每套空分配套了一套稀有气体粗提装置生产贫氪氙和粗氖氦产品，贫氪氙、粗氖氦通过产品液体泵由真空管道送到界区外稀有气体精制装置，提高装置的经济效益[1]。

3 节能环保措施

3.1 工艺设计节能措施

(1)空分装置采用分子筛净化带增压膨胀机制冷的液氧内压缩型流程；氧气增压用液氧泵代替氧压机，降低了氧气增压功耗。(2)采用带水冷塔的新型高效空气预冷系统，充分利用干燥污氮气的吸湿性，降低冷却水温度。(3)采用膨胀透平增压机组，降低了空气增压机的功耗。(4)原料空压机和增压空压机采用一台汽轮机拖动的形式，节省投资及运行费用。(5)采用进口三大机组，效率高，同时可靠性更高。(6)分子筛纯化器采用具有专利技术的立式双层径向流吸附器，具有阻力小，再生温度低，能耗低的特点。(7)空气吸附装置切换控制的顺控功能，使吸附器平稳切换，保证精馏工况；自动进行吸附装置的顺序优化，通过对进入吸附装置空气压力、温度、流量的测定，累积计算在吸附剂中被吸附的水和CO2含量，从而自动确定再生时间和再生热量，并自动优化循环周期，最大程度减少切换次数，从而降低磨损和节约能耗。(8)冷箱内的所有精馏塔均采用填料塔，流程阻力更小，操作范围更宽，具有比空分负荷变化范围更宽的适应能力。采用新一代高效专利填料，具有节能、可靠、操作范围大等优秀特性。采用含有专有技术的高效不锈钢分配器具有高度小、分配佳的特点。(9)精馏塔采用规整填料代替传统的筛板，上、下塔的压降显著降低，从而使空压机的功耗降低。(10)采用高效板式热交换器，最大限度地减少了换热器的热端温差，从而有效减少了系统的冷损失。(11)由于空分装置设置稀有气体粗提装置，为保证主冷碳氢化合物不集聚，必须进行液氧在蒸汽喷射器排放，造成很大的浪费。因此工艺采取运行后备系统液氧泵，并入高压氧气管网，可以使排放的液氧进入到液氧储槽中，从而避免了液氧的排放。同时减少了现场排放噪声，避免影响现场操作人员身心健康。

3.2 能耗指标分析

空分装置以万Nm3氧气产品计，空分装置总规模为2.46×105Nm3/h。空分装置能耗如表1所示。

表1 空分装置能耗表

从上表可看出，每万标方氧气产品的综合能耗为1 980.4 kg标煤，主要能耗为高压蒸汽，高压蒸汽主要用于驱动汽轮机带动空压机组运行，因此优化汽轮机和空压机组的操作，加强机组的连续运行性是节能的主要方面。

3.3 优化空压机组操作

(1)工况保持稳定时降低一定进气量。提高负荷的直接结果是增大能耗。在空气流量稳定时，空压机将进入稳定运行状态，随后其压力将伴随空气流量增大而明显降低；当空气流量增大到一定值时，空压机将进入最佳的运行状态[2]。工况保持稳定时，需要将实际的空气流量保持在最佳范围内，如果此种状态下产气量依然有一定富裕，则可通过对进气量的适当减少来实现节能降耗。(2)在后系统故障条件下降低空压机的负荷。由空分装置制取的产品要用于后续各工段，假如后续工段产生故障，没法耗费所供汽体，空分产品汽体将立即排放，导致消耗。这类状况，若具体采出量无法调整，则可根据对负荷的适度降低来降低排放率。一般状况下，空子系统负荷最少水平在70%上下，当后系统软件造成常见故障，则必须降低负荷来完成节能减排。(3)加强机主设备的维护监控，保证装置连续稳定运行。为加强对机组设备的监测，操作人员除了在线监控机组参数外，还要求操作人员、各级管理人员、维保单位每日分时段巡检机组，发现隐患及时处理，提高机组稳定运行能力，减少开停工过程中高压蒸汽等物料损耗。

3.4 节水措施

(1)生产装置的蒸汽冷凝液全部回收综合利用，减少直流水用量。(2)汽轮机的乏汽采用空冷器冷却，大大降低空分装置的循环水消耗。(3)空压机压缩过程中的冷凝疏水及水浴式汽化器的溢流水收集后送入循环回水管线，减少了循环水系统中的新鲜水补充量。

3.5 节电措施

(1)对于电机选用Y系列的节能电机；对于油浸式变压器尽量选用低损耗节能的11系列及以上变压器；合理选择变压器的容量和台数，提高变压器的运行效率。(2)与工艺一起选用功率因数高的电机；对于大型电动机，应优先选用同步电动机；就地采用无功功率补偿装置，提高功率因数至0.9以上，减少配电线路和变压器的损耗。(3)各变电所位置尽可能靠近负荷中心，从配电线路出发，尽量配置最短的路径，以减少配线的长度，尽可能平衡三相负荷，从而降低线损。(4)冲洗空冷器。在冲洗前和冲洗后排气压力和环境温度接近的情况下，风机的频率下降一半以上。

3.6 大力开展班组能耗核算竞赛

(1)班组能耗核算的必要性。班组能耗核算是企业实行全面经济核算的基础，也是企业成本管理的重要内容，以班组为最小单元对生产过程中的投入产出、成本费用进行归集并加以核算，将产品产量、产品质量等各种指标，按照一定的责任标准进行分解，并据此考核承担责任指标的班组和个人，达到降本增效的一种管理模式。(2)班组节能降耗的开展方式。第一，调校仪表，确保数据来源的准确性。结合装置负荷、机泵电流等参数对各计量仪表进行调校、对比，同时将同种物料上下游存在偏差的流量计进行重点调校。第二，制定方案、及时公布竞赛结果。利用网络平台，实现各班组能耗数据全公开，保证竞赛在一个公平、公正的环境下开展。不定期对各班组提报的数据进行抽查、验证，对于获得竞赛前两名的班组进行奖励，激发员工主动优化工艺操作、深挖降耗潜能的积极性。第三，定期分析，消除班组竞赛过程中的不足。组织班组长以上管理人员召开月度装置级经济活动分析会，主要分析、解决在班组级能耗竞赛过程中出现的问题。第四，对比设计，对标同类企业，寻找能耗偏差。结合班组能耗数据，分别对比设计，同时也与同类型企业开展横向对标，由点到面，层层对能耗指标进行深入分析，消除能耗偏差。

4 结语

通过以上节能环保措施，逐步解决了空分装置在节能降耗管理上存在的绝大多数问题，取得了显著效果，在以后建设的同类型大规模煤化工项目中值得借鉴。节能环保是当今社会发展的主题，通过优化工艺以及设备实现节能降耗，可以缩减成本，实现资源的综合利用，我们坚信，只需关注技术革新、关注变废为宝、重视管理水平，就可以提升资源的利用效率，促使化工厂在可持续发展观的路面上走得更长远。