[发明专利]一种应用于气体深冷分离设备主精馏塔

说明书

技术领域

本发明涉及一种主精馏塔。

背景技术

中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司水气分厂4^#空分装置，是我公司25万吨甲醇生产线配套设备，采用杭州杭氧股份有限公司生产的KDON30000/24000型空分装置，工艺流程为分子筛净化内压缩流程，是当前世界气体深冷分离最先进工艺，属于大型空分设备。为配套25万吨甲醇生产用氧氮气量，设备制造厂家杭州杭氧股份有限公司为我厂量身制造，由杭氧厂家先期制氧设备KDON28000型制氧机基础上设计开发的新型制氧设备。其中压力氮气19500Nm³/h设计产量可以满足我化工公司整条生产线压力氮气量需求。自2009年3月此套设备运行以来，下塔压力氮气一直无法达到设计产量，压力氮在取10000Nm³/h时出冷箱温度在2℃，压力氮气经低压换热器换热后送给用户，当送氮量超过10500Nm³/h时，压力氮气出冷箱温度就会随取量的加大逐渐下降到-17℃，偏离原23.5℃～2℃正常设计值，即使在这套装置70％负荷运行时，压力氮气同比例取量应在13650Nm³/h时只能取10000Nm³/h的压力氮气。为避免对低压换热器造成损害及装置的跑冷，压力氮气取量一直处于低流量的状态，这种工况影响塔内气液平衡、影响精馏塔内各段回流比、影响氧产量。压力氮气取量不足需另外启两台氮压机补充用户需求量，压力氮气长期达不到设计值，影响了空分正常精馏工况，阻碍了长周期稳定运行，违背高负荷降成本的初衷，制约了工厂产能效益发展。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，根据空分主精馏塔下塔压力氮取出量影响空分装置跑冷因素的技术分析，针对压力氮气取量不足问题，提出解决方案：1)将取出管口加高远离气液沸腾区，减少液滴夹带；2)将单抽口改为双抽口减少出口流速。经改造后达到空分精馏工况的稳定调整，运行参数符合设计值，降低主精馏塔下塔波动对氩系统的影响，消除低压换热器低温应力疲劳和强度破坏，增加了压力氮气的产量的目的。

本发明的一种应用于气体深冷分离设备主精馏塔，它包含精馏塔主体、两个压力氮气塔内取出管、下塔液氮回流管、一个低压换热器、沸腾区、换热器和主冷凝蒸发器；其中，所述的两个压力氮气塔内取出管的出气口汇聚一起进入低压换热器，两个压力氮气塔内取出管进气口分别置于精馏塔主体下塔顶部；所述的下塔液氮回流管一端与沸腾区连通，另一端与换热器连通；换热器位于主冷凝蒸发器中；其中，两个压力氮气塔内取出管在精馏塔主体的沸腾区上部空间的管口距离主冷凝蒸发器底部50～60cm。

本发明包含以下有益效果：

本发明针对空分装置进行如下改进：1)将取出管口加高远离气液沸腾区，消除液滴夹带；2)将单抽口改为双抽口减少出口流速。

通过以上改进，带来以下优势：

(1)安全方面

通过提高压力氮取出口的高度以及增加一个压力氮气塔内取出管的设计，降低了取出气的流速，消除了压力氮气液滴夹带现象，避免造成低压换热器及管路发生低温冻裂危害的重大安全隐患。

(2)经济效益方面

处理了设备故障，压力氮气正常供给后不再低负荷运行，节约了能源，降低了动力消耗，为我厂的进一步发展提供了保障。各栏目的计算依据：

1、节支总额：150.848万元

减少两台氮压机运行费用:

250kwh×0.29×2×8000h+22T/h×0.15×2×8000h＝150.848万元

2、新增利润：569.152万元

新增氮产量3000Nm3/h×8000h×0.3＝720万元

720-150.848＝569.152万元。

本发明的设计思路如下：

首先，本发明分析压力氮气温度低原因。根据传热计算基本方式确定低压换热器换热面积的设计计算，此外低压换热器另一股上塔污氮反流气出口温度符合设计值23.5℃，论证了该低压换热器在设计工况下的性能没有问题，排除了精馏塔外引发压力氮气温度低因素。