某公司氮氧車間空分及供風裝置節(jié)能技術改造工程可行性研究報告(編輯修改稿)
2025-04-04 05:40 本頁面
【文章內容簡介】 氣塔取氣，所以節(jié)省了部分投資。 污氮加熱改電加熱后，每年可節(jié)約 43960 蒸汽噸，折合標煤 5653 噸 。 此項目實施完畢后可節(jié)約標煤 6006 噸。 第 二 章 項目 實施 的必要性 新增制氮裝置技術方案的選擇 制氮方法及工藝說明 純凈的氮氣因無法從自然界中直接汲取，所以現主要采用空某 公司空分及供風裝置節(jié)能技術改造工程可行性研究報告 7 氣分離 法。空氣分離法中包括：深冷法、變壓吸附法、膜分離法。 （ 1） 深冷法： 此法是先將空氣壓縮、冷卻，并使空氣液化，利用氧、氮組分的沸點不同（在大氣壓下氧的沸點為 90K，氮的沸點為 77K），在精餾塔的塔盤上使氣、液接觸，進行質、熱交換，高沸點的氧不斷從蒸汽中冷凝成液體，低沸點的氮不斷的轉入蒸汽中，使上升的蒸汽中含氮量不斷提高，而下流液體中含氧量越來越高，從而使氧、氮分離，得到氮氣或氧氣。此法是在 120K 以下的溫度條件下進行的，故稱為深冷法空氣分離。 （ 2）變壓吸附法： 變壓吸附法即 PSA 法（ Pressure Swing Adsorption），基于吸附劑對空氣中的氧、氮組分選擇性吸附而使空氣分離得到氮氣。當空氣經過壓縮，通過吸附塔的吸附層時，氧分子優(yōu)先被吸附，氮分子留在氣相中，而成為氮氣。吸附達到平衡時，利用減壓將分子篩表面所吸附的氧分子驅除，恢復分子篩的吸附能力即吸附劑解析。為了能夠連續(xù)提供氮氣，裝置通常設置兩個或兩個以上的吸附塔，一個塔吸附，另一個塔解析，按適當的時間切換使用。 （ 3） 膜分離法： 膜分離法是利用有機聚合膜的滲透選擇性，從氣體混合物中分離出富氮氣體。理想的薄膜材料應具有很高的選擇率和滲透性。雖 然膜分離法裝置簡單，操作方便，但工業(yè)應用還不廣泛。 某 公司空分及供風裝置節(jié)能技術改造工程可行性研究報告 8 深冷制氮與變壓吸附制氮的技術經濟比較 （ 1）工藝流程比較 變壓吸附制氮流程簡單，設備數量少，主要設備僅有空壓機、空氣干燥器、吸附制氮機和儲氣罐等。而深冷制氮流程復雜，設備數量多，主要設備有空壓機、空冷器、空氣凈化干燥器、換熱器、膨脹機和精餾塔等。 （ 2）產品種類、純度及制氮電耗比較 深冷制氮不僅可以生產氮氣而且可以生產液氮、液氧，滿足需要液氮、液氧的工藝要求，而變壓吸附制氮只能單一生產氮氣。 深冷制氮可制取純度≧ %的氮氣。氮氣純度受到氮 氣負荷、塔板數量、塔板效率和液空中氧純度等限制，調節(jié)范圍很小。因此，對于一套深冷制氮設備其產品純度基本是一定的，不便調節(jié)。變壓吸附制氮制取的氮氣純度一般在 95%%范圍內，如果需要更高純度的氮氣需增加氮氣凈化設備。氮氣純度只受產品氮氣負荷的影響，在其他條件不變情況下，氮氣排出量越大，氮氣的純度就越低；反之則越高。因此對于一套變壓吸附制氮設備只要負荷允許，其產品純度可以在 %之間任意調節(jié)。 生產高純度氮氣（純度在 %以上），深冷制氮與變壓吸附制氮的單位電耗相差不大；但對于生產純度較低的氮氣，變壓吸附制氮在單位電耗上有著明顯的優(yōu)勢。 （ 3）運行控制比較 某 公司空分及供風裝置節(jié)能技術改造工程可行性研究報告 9 深冷法制氮設備不宜經常起、停，宜長時間連續(xù)運行。變壓吸附法啟動時 60 分鐘內便可以獲得合格的氮氣產品，如果需要高純的氮氣，那么經過氮氣凈化裝置，大約再用 30 分鐘便可獲得高純氮氣。 現在深冷法制氮一般均采用先進的 DCS（或 PLC）計算機控制技術，實現中控、機旁、就地一體化的控制，可有效的監(jiān)控整套設備的生產過程。變壓吸附制氮采用智能化全自動控制， 按鈕即可進行氮氣生產。 （ 4）基建、設備、維修費用的比較 變壓吸附制氮設備數量較少，基建費用低，對廠房和設備基礎要求也不高。深冷制氮設備較復雜，安裝要求高且周期長，并且保冷箱和保冷材料（珠光砂）需要大量資金，基建投資高。 變壓吸附制氮本身較簡單，運轉機械數量少，近似常溫常壓下操作，維修保養(yǎng)工作量少，費用低。而深冷制氮在低溫下運行，運轉機械較復雜，所以維修費用及保養(yǎng)時間均比變壓吸附制氮多。 （ 5）、方案選擇 基于上述各方面因素，選擇變壓吸附制氮裝置。 第 三 章 建設 方案 土建部分 某 公司空分及供風裝置節(jié)能技術改造工程可行性研究報告 10 主要是變壓吸附制氮裝置、 空氣壓縮機、空氣緩沖罐、空氣過濾器、電加熱器及水過濾器的基礎。 管路及設備安裝 管路連接見工藝流程簡圖 。 第 四 章 技術 與設備 方案 工藝流程簡述 新建工程投入運行后 ,停運五臺輸送工業(yè)風、儀表風的空壓機組（備用狀態(tài)）、停運四臺污氮蒸汽加熱器。運行二工段 KDON— 1500/2100 型空分裝置（為 8PVC 裝置配套）、三工段 KDON— 400/2100 型空分裝置（為 8PO 裝置配套）及二套 1000Nm3/h變壓吸附制氮裝置，同時運行新增壓縮機和一臺 2400 Nm3/h 的空壓機組既可滿足生產裝置氮氣、氧氣 、工業(yè)風，儀表風的用量需求。且三臺空分裝置壓縮機可互相備用。 主要設備 序號 設備名稱 主要參數 數量 1 變壓吸附制氮裝置 1000Nm3/h、出氮質量 %。 二套 2 空氣壓縮機 排氣 15600 Nm3/h 、壓力、 1950kw。 一臺 3 空氣緩沖罐 40 m3 一套 4 電加熱器 170 kw 四臺 某 公司空分及供風裝置節(jié)能技術改造工程可行性研究報告 11 5 空氣過濾器 30000Nm3/h 一臺 6 循環(huán)水精密過濾器 400m3/h 一臺 項目節(jié)能量的測算及監(jiān)測方法 項目節(jié)能量的測算 （ 1） 節(jié)約電量 折合標煤數 六臺輸送工業(yè)風，儀表風的空壓機功率合計為 2200KW, 如新增設的壓縮機只為二套 1000Nm3/h 變壓吸附制氮裝置服務 ,則功率為 920KW 即可滿足要求 ,那么運行總功率為 3120KW(不含二工段 KDON— 1500/2100 型空分裝置、三工段 KDON—400/2100 型空分裝置 )。 經過借鑒青島石化公司運行方式及相關技術改造，新增設的壓縮機不僅為二套 1000Nm3/h 變壓吸附制氮裝置服務 ,同時將富余的 6600 Nm3/h 、壓力為 的壓縮空氣完全可做為工業(yè)風、儀表風輸送，這樣既滿足了各裝 置的工藝需求，又改善了工業(yè)風，儀表風質量，同時相對延緩了空壓機組的使用壽命及大量維修費用。此種運行方式總功率為 2450KW。 節(jié)約電量折合標煤數： 3120 KW－ 2450 KW＝ 670 KW 670 KW 8700h＝ 583 萬 折合標煤： 583 萬 噸 /萬 ＝ 717 噸 折合費用：
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