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淺析二氧化碳壓縮系統的節能降耗

文檔作者：王元慶等文檔來源：濟寧市恒立化工有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年05月11日
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氮肥技術 2010年第31卷第1期摘 要簡要分析了二氧化碳壓縮系統節能降耗的影響因素，并提出了一些新的操作思路。關鍵詞壓縮節能操作前言濟寧市恒立化工公司采用4M16—80／16A型壓縮機3臺，兩開一備，為高壓合成尿素反應供給原料氣。本套裝置已運行15年，進行了一系列設備與工藝技術改進，創造了良好的經濟效益。1 工藝流程及操作參數從脫碳來的二氧化碳氣體(水：飽和，二氧化碳的體積分數≥98．5％，惰氣的體積分數≤1．5％，氫的體積分數≤1．2％，溫度：≤40℃，壓力：1>0．005MPa)，經二氧化碳液滴分離器除去氣體中夾帶的部分油水后，經一、二段壓縮后(壓力1．47MPa，溫度158℃)冷卻降溫至40℃，分離油水后送入脫硫工序脫硫以及過濾器過濾后進入三段壓縮(壓力4．9MPa，溫度154℃)，降溫至40℃分離油水后送入四段壓縮至壓力15．8MPa，溫度139℃，分離油水后進入高壓合成尿素系統。二氧化碳壓縮工藝流程見圖1，斯那姆公司提供的操作技術參數見表l。圖1 二氧化碳壓縮工藝流程圖萬方數據第1期 董保民等：淺析二氧化碳壓縮系統的節能降耗表1操作技術參數表2存在問題及影響二氧化碳壓縮機四段出氣，溫度逐漸提高；加大負荷時，段間溫度、壓力偏高，有時只好減負荷生產；壓縮機運行狀況不穩定；尿素合成反應溫度下降；冬夏季產量差距大，年產量降低，各項消耗上升。整改前、后設備運行參數見表2。表2整改前、后設備運行參數3原因分析3．1二氧化碳與其它氣體的壓縮系數比較二氧化碳和其它氣體可壓縮性比較見圖2。1+1／＼Ll】1二■·uIJ^1urra＼f^''、、ll、1、 ＼ 夠90大氣壓(絕壓) i～I 弋j＼‘ 恕， ：-． 直(H：)t 曳 氮(N| ≮ 超 i≥氣＼ ／ 氈 逞 ≈：l 理j 基占 渤t ＼ 基。 也自 毫‘I ：U^ J壓力，大氣壓(絕壓)圖2二氧化碳和其它氣體可壓縮性比較由圖2可以看到，在2．OMPa(A)壓力下，二氧化碳氣、氮、氫、空氣均符合理想氣體狀態方程式。但隨著壓力的升高，二氧化碳氣體的體積比氮、氫、空氣減少的更快，表現為流量下降得多，表2中壓縮機四段出口流量的變化也說明了這一點。另外，在相同壓力下，二氧化碳氣體成份變化會引起流量的變化，在脫碳供氣一定的條件下，加入防腐空氣量一定，由于二氧化碳氣中水、油等成份含量的增多，流量隨之上升。3．2氣體成分與壓縮能耗的關系由公式日多變--(m／m—1)ZR耐(只刀％≯”曲曲一1]式中m——壓縮指數 卜壓縮系數R——為氣體常數 卜為出口壓力 卜為入口壓力 卜為入口溫度由上式可知：日多變隨氣體成分的壓縮系數(叭z)的增大、壓縮比(只仍)的增大、入IZi溫度死的提高而增加。表現為耗電量上升，在冷卻能力一定的情況下，出氣溫度升高。壓縮氣體冷卻后，溫度依舊高，被冷凝的水蒸汽、油份減少，冷卻后氣體帶著余下的水蒸汽、油份送人下一段壓縮。每一段冷凝的油份只有部分隨油水被排掉，余下的便附著在各段冷卻器管壁上，增加了傳熱阻力，使冷卻器換熱能力降低、冷卻后的氣體溫度升高，形成惡性循環。由表1看出，壓縮比和入口溫度不變，壓縮出口氣體溫度逐漸降低，壓縮機能耗降低，在冷卻能力一定時，冷卻負荷減少了，氣體純度提高了。由表2看到，整改前后數據差別很大，結論不言自明。3．3人口氣體溫度與水分含量的關系(見圖3)二氧化碳含有飽和的水蒸汽，經壓縮后，總壓提高，溫度升高，水蒸汽分壓也相應提高，因而萬方數據氮肥技術 2010年第31卷第1期摘要系統分析了冰機帶氨的機理和操作現象，經采取措施，優化操作，達到了預防事故和穩定生產的目的。關鍵詞合成氨冰機冷量帶氨漂移1 引言我公司先前由于天然氣供應不足，系統負荷低，冰機往往偏離操作曲線較遠，冷凍系統常處于冷量富裕狀態，曾幾次因帶氨嚴重被迫停車。從2009年開始，系統負荷高，由于合成回路廢熱鍋爐換熱面積不足，冰機處于冷量不足狀態，操作中也曾出現帶氨現象。2系統概述合成回路產品氨一般采用降溫冷凝的方法進嘎鋈耋薔《醬零譬蓄吸入壓力，公斤／厘米2(絕壓)圖3不同溫度壓力下C02氣中含水量經冷卻后由于水蒸汽分壓大于該溫度下的飽和蒸汽壓而冷凝，使單位質量的二氧化碳含水量大大減少。但若冷卻器冷卻能力降低，水分便不能及時冷凝而送入下一級壓縮，最終送入合成系統。3．4冷卻效果的影響在實際生產中，系統操作壓力已定，往往以氣體流量值來控制和穩定生產負荷。由克拉伯龍行分離，降溫所需之冷量，利用液氨的蒸發來提供。然后將氣氨經冰機加壓后，經水冷液化，這樣就構成了整個制冷循環。液氨的蒸發溫度與壓力有關，壓力越低，則蒸發溫度也越低。故可根據所需要的冷凝溫度來確定液氨的蒸發壓力，根據冷凍量來確定液氨的蒸發量。本裝置采用二級氨冷來分離產品氨，對應的液氨蒸發壓力及蒸發溫度如表1所示。來自第一氨冷器08E005和第二氨冷器方程式PV=nRT和阿佛加德羅定律以及物質的量與分子數目、摩爾質量之間的關系推論，在壓縮系統冷卻效果不好時，壓縮氣體溫度升高，氣體物質的量反而減少了，引起系統氨碳比失調。因此，我們要根據系統的反應溫度、放空量、蒸汽消耗、產量等因素綜合考慮，調整系統的操作。4改進措施強化段間冷卻，使氣體中的水分冷凝、油份凝聚，分離，排放；保證冷卻水質量，防止冷卻器列管結垢和臟物堵塞，降低入口氣體溫度；根據段間溫度，壓力，制訂冷卻器拆檢計劃，清除油垢，水垢；通過回氣調節閥，降低壓縮比，緩解段間冷卻器的負荷；采用新材料，實行無油潤滑。參考文獻1錢鏡清，朱俊彪，陳英明等．尿素生產工藝與操作問答．北京：化學工業出版社，19882陳留栓．氨汽提尿素生產工藝與操作問答．北京：化學工業出版社，20033王云霞．氨汽提法尿素裝置操作手冊．1996(收稿日期：2009—11—19)

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