液氮洗装置再生氮气加热器优化改造总结

庞伟玲，高 冰，杨星波

(河南心连心化肥有限公司 河南新乡 453731)



液氮洗装置再生氮气加热器优化改造总结

庞伟玲，高 冰，杨星波

(河南心连心化肥有限公司 河南新乡 453731)

介绍了液氮洗装置存在的问题，并对液氮洗装置的再生氮气加热器进行了优化改造。通过新增设1台再生氮气加热器与原设备串联运行，不仅有利于分子筛的再生，而且具有良好的节能效果。

液氮洗 再生氮气加热器 优化 改造

河南心连心化肥有限公司四分公司采用洁净煤气化技术进行原料结构调整，项目年产450 kt合成氨、800 kt尿素，其中液氮洗装置采用寰球公司技术。液氮洗装置主要是用分子筛干燥器吸附净化气中微量的CO2和CH3OH，配制氢氮比为3∶1(物质的量之比)的合成气供氨合成系统使用。在运行过程中，氮气经液氮洗装置再生氮气加热器后温度不达标，故对其进行了优化改造。

1 存在的问题

液氮洗装置自投运以来，再生氮气加热器蒸汽消耗为3～4 t/h，大于设计值(1.12 t/h)。经蒸汽加热后，氮气温度在205～210 ℃，低于再生设计要求温度(即换热器出口温度，220 ℃)，因此，需延长加热时间，每周期比设计时间延长2 h，且最终温度仅能保持在180 ℃以上(分子筛底部温度)4 h，不能达到设计要求200 ℃以上4 h，不仅造成了蒸汽浪费，而且也影响了分子筛再生效果。

2 优化改造

针对分子筛加热时存在的问题，于2015年5月对液氮洗装置再生氮气加热器进行优化改造。经计算，原有再生氮气加热器的换热面积偏小(换热面积36.97 m2，计算结果为47.49 m2)。实际改造时，新增1台与原换热器参数相同的设备(设备参数见表1)并与原设备串联运行，其换热面积为36.97 m2，折流板间距576 mm，筒体公称直径Ф 600 mm，壁厚14 mm，长度3 030 mm。改造后工艺流程见图1。

表1 新增换热器设备参数

项 目壳程管程介质再生氮气蒸汽工作温度(进/出)/℃20/220400/252工作压力/MPa0.424.00设计温度/℃450450耐压试验压力/MPa5.897.65设计压力/MPa3.544.6/F.V焊接接头系数1.01.0程数12水压试验压力/MPa7.65(卧)7.65(卧)

图1 改造后工艺流程

3 改造效果及效益分析

(1)由表2可见，改造前，再生氮气加热时间在8.5～10.0 h，大于设计值(7.6 h)，而分子筛加热温度在179.5～188.9 ℃，低于设计值(200 ℃)。

表2 改造前、后分子筛运行参数对比

项目时间/h泄压预热加热冷却升压降温并联加热温度/℃改造前0.53.08.72.60.58.00.5186.00.53.010.02.60.58.00.3179.50.52.08.53.00.58.00.5188.90.52.69.83.00.58.00.3180.80.53.09.22.70.58.00.5183.80.52.29.23.00.58.00.3180.8改造后0.52.27.64.20.58.00.6217.00.53.07.64.60.58.00.6209.10.52.27.64.20.58.00.6217.00.52.37.64.60.58.00.6209.00.52.27.64.20.58.00.6217.00.52.27.64.60.58.00.6208.0

改造后，分子筛加热时间控制在7.6 h，符合设计要求，分子筛加热温度在208.0～217.0 ℃(分子筛供应商认为此温度对分子筛无影响)，有利于分子筛的再生。

(2)由表3可看出：再生氮气加热器优化改造后，蒸汽凝液温度由220 ℃降至190 ℃，低位热利用更充分；蒸汽消耗由3.0～4.0 t/h降至1.0～1.5 t/h，降低了生产成本。

表3 改造前、后蒸汽温度和消耗对比

项 目优化前优化后蒸汽进口温度/℃388～395388～395蒸汽进口阀开度/mm0.05～0.060.03～0.04疏水阀旁路开度/mm0.01～0.02半格蒸汽凝液温度/℃220190蒸汽消耗/(t·h-1)3.0～4.01.0～1.5

(3)改造后，4.0 MPa蒸汽消耗由27.0 t/d降至7.6 t/d，按蒸汽价格120元/t、年生产时间300 d计，则年节约蒸汽费用70万元左右。氮气加热器优化改造共投资20万元，仅节约蒸汽一项，半年内即可收回全部投资。

4 结语

分子筛的操作和维护对系统的正常运行和冷箱的保护起着重要作用，通过对再生氮气加热器的优化改造，分子筛加热时的蒸汽消耗、加热温度达到了预期目标，但同时需注意以下几点：①新增设备相应增加了可能出现泄漏的部位，正常生产过程中，应做好设备的维护和监控，通过分析低压氮气露点判断设备是否出现泄漏，防止设备泄漏造成水进入分子筛使其粉化，进而影响分子筛的吸附效果和使用寿命；②分子筛再生步骤相应进行调整，严格执行每步所需时间和要求，控制充、泄压速率，防止受力不均而造成分子筛粉化。

Sum- Up of Optimization Improvement of Nitrogen Regeneration Heater for Liquid Nitrogen Wash Unit

PANG Weiling, GAO Bing, YANG Xingbo

(Henan Xinlianxin Fertilizer Co., Ltd. Henan Xinxiang 453731)

The problems in liquid nitrogen wash unit are presented, and optimization improvement is carried out of nitrogen regeneration heater for liquid nitrogen wash unit. Through adding a new nitrogen regeneration heater, which is in series running with original equipment, not only the regeneration of molecular sieve is benefited, but good energy saving effect is obtained also.

liquid nitrogen wash nitrogen regeneration heater optimization improvement

庞伟玲(1990—)，女，本科，从事化工设计与研发工作；pwlfly@126.com。

TB657.9

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1006- 7779(2016)05- 0037- 02

2015- 11- 05)