大型空分單套空壓機(jī)對兩套空分吹掃技術(shù)研究及優(yōu)化

郭濤 鄭曉姣

摘 要：空分裝置經(jīng)過長期運(yùn)轉(zhuǎn)，在分餾塔系統(tǒng)的低溫容器和管道內(nèi)可能產(chǎn)生冰、干冰、碳?xì)浠衔锏瘸练e物，致使裝置阻力逐步增大，能耗增加，影響產(chǎn)品的純度和產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：空分;堵塞;優(yōu)化;產(chǎn)量

貴州桐梓化工有限責(zé)任公司擁有兩套KDON-43000/ 42500型空分裝置，主要供應(yīng)水煤氣化、合成氨所需高純度氮?dú)猓?10ppmO2），在精餾塔的上塔底部獲得了高純度的液氧（>99.6%O2），以及全公司儀表氣、公用工程吹掃置換用氣。

1 工藝特性、原理

空氣主要由氧和氮組成，在氣體狀態(tài)，它們是均勻地混合在一起的?？諝庵谐?、氮外，尚有氬、氖、氦、氪、氙等氣體，空氣中還含有少量的水份、二氧化碳、乙炔等氣體，這些雜質(zhì)氣體，雖然數(shù)量不多，但危害不小，水份、二氧化碳在空氣液化前最先凍結(jié)成固體顆粒，在空分裝置內(nèi)會堵塞閥門、管道及塔板的篩孔，還會磨損機(jī)器，影響傳熱，使空分裝置不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。乙炔則是引起空分裝置爆炸事故的主要原因之一。

空分裝置經(jīng)過長期運(yùn)轉(zhuǎn)，在分餾塔系統(tǒng)的低溫容器和管道內(nèi)可能產(chǎn)生冰、干冰、碳?xì)浠衔锏瘸练e物，致使裝置阻力逐步增大，能耗增加，影響產(chǎn)品的純度和產(chǎn)量。

裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中如果換熱器和精餾塔的阻力增加或透平膨脹機(jī)進(jìn)口壓力下降，轉(zhuǎn)速急劇下降，應(yīng)提前對分餾進(jìn)行加溫解凍，或?qū)ν钙脚蛎洐C(jī)進(jìn)行局部加溫。發(fā)生這種情況往往與操作維護(hù)不當(dāng)有關(guān)。

為此，在空分裝置的運(yùn)行中必須引起高度的重視，在每次開車之前必須對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行吹除。每當(dāng)裝置運(yùn)行一個(gè)周期后，一般應(yīng)對分餾塔系統(tǒng)進(jìn)行全面的加溫解凍，以除去這些沉積物。

裝置的加溫氣源為經(jīng)分子篩純化器純化后的常溫干燥空氣，加溫的原則是由上往下，由里往外，盡量做到裝置各部份溫度緩慢均勻回升，避免因溫升過快，產(chǎn)生大的溫差，進(jìn)而產(chǎn)生大的熱應(yīng)力，以致?lián)p壞設(shè)備或管道。加溫時(shí)，所有儀表檢測管線也須同時(shí)加溫、吹除。

2 主要工藝

加工空氣量：

進(jìn)裝置流量：231000Nm3/h（101.3kPaA、0℃，干空氣）

進(jìn)分餾塔流量：224000Nm3/h

進(jìn)分餾塔壓力及溫度：

低壓：～0.5MPa（G）23℃

中壓：～2.7MPa（G）40℃

高壓：～7.2MPa（G）40℃

運(yùn)轉(zhuǎn)周期（二次大加溫間隔時(shí)間）：二年以上

裝置加溫解凍時(shí)間：～24h

裝置起動(dòng)時(shí)間（從膨脹機(jī)啟動(dòng)到氧氣純度達(dá)到指標(biāo)）：～36h

裝置操作彈性：75～105%

空分裝置的冷量主要是來自于高壓空氣的絕熱膨脹，從而使空氣的壓力、焓都降低，從而達(dá)到降溫的效果。來自純化系統(tǒng)的空氣分二路，一路經(jīng)低壓換熱器進(jìn)入下塔;另一路進(jìn)入增壓系統(tǒng)，從增壓系統(tǒng)出來又分兩路一路增壓-2.5MPa，然后經(jīng)膨脹增壓機(jī)增壓至4.0MPa，再經(jīng)高壓換熱器換熱后進(jìn)膨脹機(jī)降壓后進(jìn)入下塔參與精餾。經(jīng)過精餾，最終在下塔頂部得到純氮?dú)猓?10ppmO2），在上塔底部得到純的液氧（99.6%O2），液氧再經(jīng)高壓板翅式換熱器與增壓機(jī)過來的高、中壓空氣換熱，變成20℃的氣氧，然后送至下游工段。

3 技術(shù)改造原因

①在空分裝置長期運(yùn)行過程中每次大修后都需要徹底復(fù)熱，時(shí)間比較長，復(fù)熱吹掃空氣量少（根據(jù)川空提供的技術(shù)規(guī)范，空分復(fù)熱吹掃氣量為80000-85000Nm3/h）;

②空壓機(jī)在最低運(yùn)行工況4100rpm時(shí)，出口空氣量在190000Nm3/h以上;

③單套空分復(fù)熱吹掃時(shí)，空壓機(jī)剩余氣量50000Nm3/h左右通過防喘振閥BV70601A/B放空，放空閥開度在45%左右;

④放空閥振動(dòng)高，易導(dǎo)致閥門定位器出現(xiàn)故障;

⑤空分開車時(shí)間主要取決于吹掃時(shí)間的長短，經(jīng)過近幾年統(tǒng)計(jì)，大修后開車復(fù)熱吹掃時(shí)間：停車后不復(fù)熱，大修開車復(fù)熱吹掃時(shí)間30h以上;停車后復(fù)熱合格，大修開車復(fù)熱吹掃時(shí)間在16h以上。

4 改造流程

為了解決大修后開車時(shí)空壓機(jī)防喘振閥開度過大，閥振動(dòng)高，另外一套空分復(fù)熱吹掃空氣量過小，吹掃復(fù)熱時(shí)間長，回收空壓機(jī)放空氣量?，F(xiàn)作如下技改：通過A/B套空分分子篩之后管道連接，開車時(shí)用一套空壓機(jī)對兩套空分進(jìn)行復(fù)熱吹掃。

A/B套空分經(jīng)過之前的技改后，可以通過工廠空氣管道相互連通，工廠空氣管道直徑為125mm，大修后開車復(fù)熱吹掃時(shí)，需要保證工廠空氣管網(wǎng)壓力，給另外一套提供的復(fù)熱吹掃空氣只有幾千標(biāo)方。無法滿足另一套系統(tǒng)正常吹掃。

經(jīng)過討論和技術(shù)論證，現(xiàn)將兩套空分系統(tǒng)純化器出口管道進(jìn)行改造，增加DN300連通管道，截?cái)嚅y兩道，中間加排放導(dǎo)淋，具體流程如圖。

經(jīng)過改造后，可以在單套空壓機(jī)開車時(shí)，節(jié)約汽、電耗的同時(shí)縮短兩套空分開車時(shí)間。

作者簡介：

郭濤（1986- ），男，助理工程師，貴州赤天化桐梓化工有限責(zé)任公司氣化空分車間技術(shù)員。