小型空分裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及解決辦法

李敬海（中國石化催化劑有限公司北京奧達(dá)分公司，北京　101111）

小型空分裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及解決辦法

李敬海（中國石化催化劑有限公司北京奧達(dá)分公司，北京101111）

首先介紹KDN470/25Y型制氮裝置工藝流程和運(yùn)行中遇到的問題，然后分析問題存在的原因，通過工作中的實(shí)踐和摸索，提出解決方法，達(dá)到節(jié)能和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的效果。

小型空分裝置；制氮設(shè)備；工藝總結(jié)

本公司小型空分裝置生產(chǎn)高純度氮?dú)?，氧氣作為廢氣用于純化器再生，采用無油螺桿壓縮機(jī)、全低壓常溫分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹劑制冷，返流氣體膨脹循環(huán)流程，主要向各生產(chǎn)車間提供正常生產(chǎn)、事故狀態(tài)和開停車時所需氮?dú)?。?jīng)過兩年的運(yùn)行，空分裝置出現(xiàn)產(chǎn)氣量達(dá)不到設(shè)計能力，空分塔運(yùn)行不穩(wěn)定等問題，經(jīng)過一段時間的摸索，針對以上問題，提出相應(yīng)的解決辦法。

1　空分裝置工藝流程

原料空氣經(jīng)除塵壓縮經(jīng)預(yù)冷機(jī)冷卻，預(yù)冷后的空氣經(jīng)水分離器除去空氣中的冷凝水，再經(jīng)分子篩純化器清除空氣中的水分、二氧化碳和微量的乙炔等雜質(zhì)。凈化后的空氣進(jìn)入分餾塔，先在板式熱交換器E1、E2中被返流氣冷卻至飽和溫度進(jìn)入精餾塔C底部，然后在精餾塔內(nèi)逐板上升與塔板上的回流液傳質(zhì)、傳熱進(jìn)行精餾，在精餾塔頂部獲得高純度氮?dú)?，其中：一部份氮?dú)庥伤敳砍槌觯?jīng)過E1、E2被蒸餾空氣復(fù)熱至常溫作為產(chǎn)品氮輸出；另一部分在干式主冷K被液化，液化后絕大部分作為精餾塔的回流液，一小部分作為液態(tài)產(chǎn)品經(jīng)液氮罐LNT儲存、輸出。

精餾后的回流液在精餾塔底部形成富氧液空，抽出后經(jīng)液空過冷器E3由V-1閥節(jié)流送入干式主冷被氮?dú)馄?，作為廢氣經(jīng)E2復(fù)熱后進(jìn)入透平膨脹機(jī)ET，降低溫度獲得冷量后經(jīng)板式熱交換器E2、E1復(fù)熱至常溫排出冷箱。一部分作為再生氣源，另一部分作為透平膨脹機(jī)制動風(fēng)機(jī)的氣源。

2　空分裝置運(yùn)行中存在的問題

空分裝置運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)，主要包括以下方面：

2.1經(jīng)過四年運(yùn)行，空分裝置產(chǎn)氣量達(dá)不到設(shè)計能力，空分裝置精餾塔壓力存在下降趨勢，初始時壓力為0.68～0.7Mpa，近期空分系統(tǒng)高壓壓力為0.58～0.62Mpa。

2.2設(shè)備說明書中缺少預(yù)冷機(jī)出口溫度的設(shè)定。

2.3由于各車間用氣量極不平衡，制約了空分裝置的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行?？辗衷O(shè)備是一個連續(xù)穩(wěn)定的供氣裝置，后續(xù)用氣量也應(yīng)保持在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，長時間、大幅度的不穩(wěn)定用氣，會對空分設(shè)備造成一定的危險，特別是在工況變化頻繁時，應(yīng)對措施不合理導(dǎo)致不必要的能源浪費(fèi)。

3　分析問題及解決措施

3.1系統(tǒng)壓力不足問題分析及處理

分析空分系統(tǒng)壓力下降的問題分析：首先測量進(jìn)塔空分壓力，排除空壓機(jī)故障和預(yù)冷機(jī)和純化器之間存在漏點(diǎn)造成壓力下降的可能性，其次發(fā)現(xiàn)精餾塔塔板面上出現(xiàn)多處結(jié)霜、結(jié)露現(xiàn)象，其中精餾塔正面結(jié)霜較嚴(yán)重，在環(huán)境溫度34℃情況下，塔板面正常溫度應(yīng)為27～29℃，經(jīng)測量，結(jié)霜部位最低溫度10℃。初步估計空分塔內(nèi)部存在管線泄漏，導(dǎo)致空分裝置精餾塔壓力逐漸降低，產(chǎn)氣量下降。

解決措施：停止空分裝置運(yùn)行，放凈塔內(nèi)液空、液氮，并用空壓機(jī)做氣源將空分塔各部位吹除升溫至常溫。打開分餾塔頂部及底部人孔，清除塔內(nèi)珍珠巖，對空分塔內(nèi)管線進(jìn)行打壓試漏，發(fā)現(xiàn)空分塔內(nèi)儀表管線存在四處漏點(diǎn)，分析主要原因是塔內(nèi)填裝珍珠巖時造成儀表管線變形，逐漸形成漏點(diǎn)。利用氬弧焊恢復(fù)漏點(diǎn)，空分塔內(nèi)壓力恢復(fù)正常，塔表面結(jié)霜現(xiàn)象消除。

3.2預(yù)冷機(jī)出口穩(wěn)定范圍為：5～10攝氏度，不能太低，否則容易引起預(yù)冷機(jī)管道冰堵；高于工藝溫度會影響后續(xù)工況的穩(wěn)定，造成進(jìn)塔空氣露點(diǎn)溫度超標(biāo)。

3.3空分裝置的變負(fù)荷調(diào)節(jié)方法

氮?dú)庥昧康牟环€(wěn)定，應(yīng)該根據(jù)氮?dú)夤芫W(wǎng)壓力的情況，適時增減氮?dú)猱a(chǎn)量，并對空分系統(tǒng)的運(yùn)行工況作相應(yīng)的調(diào)整，調(diào)整時的步驟及注意事項主要包括以下方面：

（1）變負(fù)荷操作是從一個平衡到另一個平衡的動態(tài)操作過程，其速度主要取決于溫度平衡、壓力平衡和膨脹機(jī)運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)速度，只要配合得當(dāng)，很快就能建立穩(wěn)定工況。所以，變負(fù)荷的操作速度不能太快，要實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)，其速度不能大于1%/ 4min，操作速度太快會使工況波動太大，空分塔內(nèi)氣液較難形成平衡，造成淹塔、沖塔；

（2）在進(jìn)行空分設(shè)備變負(fù)荷操作時，要把握好加工空氣量和產(chǎn)品氣量之間的增減順序。在提高運(yùn)行負(fù)荷時，要先增加空氣加工量，加工空氣量到位1～2分鐘后，增加氮?dú)夂臀鄣a(chǎn)量。在減負(fù)荷操作時，要先減少氮?dú)猱a(chǎn)量，最后減少空氣加工量；

（3）提前預(yù)測各車間氮?dú)獾挠昧?，合理調(diào)配各車間的氮?dú)馐褂昧浚沟獨(dú)獾墓?yīng)處于稍有不足的狀態(tài)，不足的部分則用液氮汽化補(bǔ)充，盡可能的減少反復(fù)調(diào)整空分設(shè)備氮?dú)猱a(chǎn)量的情況發(fā)生。

根據(jù)現(xiàn)在空分設(shè)備面臨的情況，提出以下改造措施：保證氮?dú)猱a(chǎn)量的穩(wěn)定，在氮?dú)馑统鲩y后增加自力式壓力調(diào)節(jié)閥，進(jìn)行閥前壓力控制，保證氮?dú)馑统鲩yV101前后壓差穩(wěn)定，保證空分設(shè)備能夠連續(xù)穩(wěn)定的供氣。

4　結(jié)語

通過以上措施空分裝置產(chǎn)氣量達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行穩(wěn)定性顯著挺高。由于空分設(shè)備及其輔助設(shè)備是一個整體，相互影響，在操作時要充分考慮一部分工況的變化對其他部分帶來的影響，以采取相應(yīng)的措施應(yīng)對，在操作過程中要保證各主要參數(shù)的穩(wěn)定，同時必須加強(qiáng)人員培訓(xùn)，提高人員的安全意識與技術(shù)素質(zhì)，精細(xì)操作，落實(shí)好設(shè)備的日常維護(hù)工作，做到任務(wù)層層落實(shí)，責(zé)任到人，確保空分設(shè)備安全、高效運(yùn)行。

李敬海（1981-），男，北京人，工程師，碩士，主要從事公用功臣供應(yīng)。