陳永強(qiáng) 姜 琳 李 豪

（河南開元空分集團(tuán)有限公司，河南 開封 475004）

KDONAr-7000/10000/210型自增壓空分設(shè)備調(diào)試總結(jié)

陳永強(qiáng) 姜 琳 李 豪

（河南開元空分集團(tuán)有限公司，河南 開封 475004）

本文介紹了KDONAr-7000/10000/210自增壓空分設(shè)備的流程特點(diǎn)，并分析解決設(shè)備調(diào)試過程中遇到的問題，對不合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行改造和完善。

空分設(shè)備；自增壓流程；液氧蒸發(fā)器

河南明泰鋁業(yè)股份有限公司煤制氣項(xiàng)目配套的KDONAr-7000/10000/210型空分設(shè)備由河南開元空分集團(tuán)有限公司成套供應(yīng)，采用常溫分子篩吸附凈化，增壓透平膨脹機(jī)制冷，液氧蒸發(fā)器增壓，規(guī)整填料精餾，全精餾無氫制氬，DCS系統(tǒng)控制。裝置主要技術(shù)性能，見表1：

表1 裝置主要技術(shù)性能參數(shù)

1 空分氧氣自增壓流程簡介

原料空氣經(jīng)過濾器后在空壓機(jī)壓縮至0.50MPa，經(jīng)預(yù)冷系統(tǒng)冷卻后進(jìn)入切換使用的分子篩吸附器經(jīng)凈化后，主要分為三路：一部分空氣進(jìn)主換熱器中與返流氣體換熱至接近空氣液化溫度進(jìn)入下塔。另一部分氣體經(jīng)過膨脹機(jī)增壓后去主換熱器，再進(jìn)入液氧蒸發(fā)器與液氧換熱，被冷卻成液空進(jìn)入下塔。還有一部分空氣進(jìn)入主換熱器，在其通道中部和底部抽出作為膨脹空氣，經(jīng)膨脹后，送入上塔中部。在下塔中，空氣被初步分離成氮?dú)狻⒇氁嚎蘸透谎跻嚎?，頂部氮?dú)庠谥骼渲斜焕淠秊橐后w，同時部分液氧被汽化。部分液氮作為下塔回流液，另一部分液氮經(jīng)過冷器后送入上塔頂部和精氬塔冷凝器。富氧液空在過冷器中過冷后一部分送入上塔，另一部分送入粗氬塔冷凝器作冷源，汽化后的液空蒸汽回上塔參加精餾。貧液空在過冷器中過冷后經(jīng)節(jié)流送入上塔。液氧從主冷底部抽出送到液氧蒸發(fā)器中通過與增壓空氣進(jìn)行換熱，汽化后進(jìn)入主換熱器被復(fù)熱后作為產(chǎn)品氧氣輸出。出分餾塔污氮?dú)猓糠肿鳛榉肿雍Y吸附器的再生氣體，其余送往水冷塔。出分餾塔氮?dú)?，一部分作為產(chǎn)品氣送出，其余送往水冷塔。

精液氬是采用低溫全精餾法制取的：從上塔相應(yīng)部位抽出氬餾分氣體經(jīng)粗氬塔精餾后，在粗氬塔I頂部得到含氧≤2×10-6的工藝氬氣，部分工藝氬氣被導(dǎo)入精氬塔中，繼續(xù)精餾；其余大部分被冷凝器的液空液化，作為粗氬塔的回流液，粗氬冷凝器采用過冷后的液空作冷源，蒸發(fā)后的液空蒸汽返回上塔。工藝氬氣從精氬塔中部進(jìn)入，作為上升蒸汽參加精餾，與此同時在精氬塔蒸發(fā)器氮側(cè)用下塔頂部來的壓力氮作為熱源，促使精氬塔底部的液氬蒸發(fā)成上升蒸汽，氮?dú)獗焕淠梢旱?jié)流后送入上塔［1］。部分節(jié)流后液氮進(jìn)入精氬塔冷凝器作為冷源，使精氬塔頂部產(chǎn)生回流液，以保證塔內(nèi)的精餾，在精氬塔底部得到合格液氬。部分作為產(chǎn)品送出，另一部進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)，成為上升蒸汽繼續(xù)參與精氬塔精餾。

2 試車階段出現(xiàn)問題及處理方法

2.1 再生氣流量不夠

裸冷階段發(fā)現(xiàn)空氣用作再生氣時，即使空氣旁通作再生氣閘閥全開，流量也只有8 500Nm3/h，小于設(shè)計(jì)值9 500Nm3/h。三組電加熱器關(guān)掉一組之后，加熱器出口溫度195℃（正常180℃），檢查孔板后發(fā)現(xiàn)孔板正常。檢查現(xiàn)場閥門都沒有泄露，起初懷疑三通開口處有問題。最后仔細(xì)查看各個閥門，發(fā)現(xiàn)空氣旁通作再生氣閘閥裝反。于是將再生氣導(dǎo)出純化系統(tǒng)，將閥門正確安裝。污氮?dú)獬鲭娂訜崞鳒囟燃傲髁慷歼_(dá)到正常設(shè)計(jì)值。

2.2 液氧蒸發(fā)器超壓保護(hù)安全閥門安裝位置不合適

由于自增壓流程本身特點(diǎn)，在啟車階段需要用下塔液氮管線的冷量來冷卻液氧蒸發(fā)器。但是設(shè)計(jì)安全閥的位置在這條中壓管線上，出現(xiàn)安全閥超壓（高于0.12MPa），液氧蒸發(fā)器壓力仍然很低的現(xiàn)象（十幾千帕）。建議設(shè)計(jì)者從液氧蒸發(fā)器本身引出安全閥，或從氧氣出液氧蒸發(fā)器主管線上引出?，F(xiàn)場由于試車時間限制，在安全閥門前加裝根部閥，試車期間臨時關(guān)死。

2.3 氮?dú)馕鄣獨(dú)馊シ治鰞x管線接錯

積液完成進(jìn)入調(diào)純階段后，發(fā)現(xiàn)污氮?dú)饧兌确治鰞x顯示不到0.05%。氮?dú)鈩t高達(dá)幾千ppm。測量下塔頂部氮?dú)庥袔讉€ppm。懷疑氮?dú)馕鄣獨(dú)馊シ治鰞x管線接反。對分析管線重新檢查后，發(fā)現(xiàn)錯將氮?dú)夥治龉芙映晌鄣獨(dú)夥治龉堋Ｕ{(diào)換后氮?dú)饧兌?ppm。

2.4 液氧蒸發(fā)器內(nèi)液氧不能排進(jìn)液氧儲槽。

液氧蒸發(fā)器中液氧大部分蒸發(fā)為氧氣。小部分液氧作為產(chǎn)品送入液氧儲槽，配套的100m3的真空存儲。其高度在16m。液氧蒸發(fā)器內(nèi)壓力0.1MPa，液氧蒸發(fā)器底部距離地面為2m。儲槽上進(jìn)液無法進(jìn)液。由于施工錯誤，儲槽只接了上進(jìn)液。只能改變設(shè)計(jì)初衷，讓液氧蒸發(fā)器液面基本保持穩(wěn)定，采用主冷排液的運(yùn)行方式。這種方式容易使碳?xì)浠衔锞奂谝貉跽舭l(fā)器而引起爆炸事故［2］。需用總碳分析表時刻監(jiān)視液氧蒸發(fā)器內(nèi)總碳含量，同時必須從排放閥排放液氧。

2.5 停車后液氧蒸發(fā)器液位超高

空分停車，設(shè)計(jì)中氧氣回流主冷閥門氣閉，無儀表氣時全開。停車后主冷液位已滿量程，導(dǎo)致液氧經(jīng)過氧氣回流閥門流進(jìn)液氧蒸發(fā)器，液氧蒸發(fā)器被灌滿從而進(jìn)入液氧管線內(nèi)，甚至進(jìn)入主換器里。發(fā)現(xiàn)問題立即將閥門手動關(guān)死，將氧氣管線內(nèi)液氧排盡。為避免發(fā)事故，塔內(nèi)配管設(shè)計(jì)應(yīng)有倒立U型結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語

此項(xiàng)目于2014年3月調(diào)試成功，氧氮?dú)甯黜?xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。通過試車，對自增壓流程的設(shè)計(jì)和運(yùn)行有更深刻的認(rèn)識。以上是筆者對于本套空分的調(diào)試中遇到問題的總結(jié)，供大家參閱。

［1］張毛紹融，朱朔元，周智勇.現(xiàn)代空分設(shè)備技術(shù)與操作原理［M］.杭州：杭州出版社，2005.

［2］李化治.制氧技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2001.

Summary for Comm issioning of KDONAr-7000/10000/210 Self-pressurization Air Separation Plant

Chen Yongqiang Jiang Lin Li Hao
（Henan Kaiyuan Air Separation Group Co.，Ltd.Kaifeng，Henan 475004）

This paper introduced the process characteristics of KDONAr-7000/10000/210 self-pressurization air separation plant,and analyzed the problems arised during commissioning,reformed and improved the unreason?able design.

air separation plant；self-pressurization process；liquid oxygen evaporator

TQ116

A

1003-5168（2015）05-0090-2

2015-4-20

陳永強(qiáng)（1984-），男，本科，助理工程師，研究方向：空分調(diào)試、工程設(shè)計(jì)。