42000m3／h空分裝置運行總結

彭 偉

（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500）

陜西延長中煤榆林能源化工有限公司主裝置配套的2套空分裝置型號為KDON42000／31000，采用汽輪機驅動，運用了空氣壓縮和增壓一體機組、常溫分子篩空氣凈化、液氧內壓縮、下塔抽取壓力氮、中壓增壓透平膨脹機、膨脹空氣進下塔、規整填料精餾塔等先進的空分單元技術，并采用PLC、DCS（橫河）和ITCC（康吉森）過程控制系統完成空分裝置以及壓縮機組的監控?？辗盅b置在試生產以及后來的生產中出現過一些問題，我們采取了相應的措施?，F總結如下。

1 空分裝置的流程特點及產品指標

1.1 流程特點

（1）空氣過濾器采用了粗濾和精濾雙層過濾，過濾精度達到H12（過濾效率＞99.5%，塵埃直徑＞0.5μm），過濾效率高；空氣過濾器占地面積小、阻力低，可在線更換過濾器部件，安全可靠且操作維護方便。

（2）空氣預冷系統利用污氮氣的不飽和性及冷量，使循環水降溫而獲得冷凍水，降低系統能耗，提高系統運行的穩定性，同時也省去了冷水機組，減少了設備投資費用和維修費用。

（3）空冷塔和水冷塔均為填料塔，換熱效果好，阻力小，操作彈性大，可確?？諝獾某隹跍囟?，而且空冷塔設置了除沫器（氣液分離效率＞98%），能夠避免霧狀游離水被帶入分子篩吸附器?？绽渌械臍饬魉俣冗h小于液泛發生時的臨界速度，能有效地防止液泛現象的發生。

（4）純化系統采用立式徑向流雙床層，正常情況下污氮氣通過蒸汽加熱器進行普通再生，特殊情況下（如需活化時）再生氣可通過串聯特殊再生加熱器（電加熱器）進行徹底活化。

（5）冷箱系統中，中、低壓塔采用規整填料，操作彈性（負荷）在75%～105%；低壓塔底部液氧接觸部位采用銅填料，能有效隔離主冷與易燃燒的鋁填料，可有效遏制萬一出現局部主冷點火事故的擴大化，提高裝置運行的安全性。

（6）空分裝置所需的大部分冷量通過高效透平膨脹機獲得，膨脹機增壓端對增壓機出口空氣進行增壓，與高壓換熱器的返流氣進行換熱，這樣可以不用一壓到底（一次性完成加壓操作，而非多級層層加壓）的增壓機，有利于機組的穩定運行和節能降耗。

1.2 產品指標（表1）

表1 42000m3／h空分裝置的產品指標

2 試車中出現的問題及應對措施

2.1 疏水膨脹箱液位高高聯鎖造成汽輪機跳車

試車過程中，二階暖機時疏水膨脹箱液位高高聯鎖造成汽輪機跳車，起初懷疑是疏水泵（P88A／B）入口過濾器堵導致疏水泵不打量，于是清理了泵入口過濾器，再次開啟機組，并提前手動將疏水膨脹箱液位降低，在機組轉速過臨界的過程中，手動將備用疏水泵開啟，保持雙泵運行，降低疏水膨脹箱液位，但在機組轉速升至額定轉速約1min后，仍然出現疏水膨脹箱液位高高聯鎖跳車。后經分析認為其原因是：疏水泵入口管線上沒有排氣管道，運行中系統漏入的空氣造成了疏水泵氣縛；另外，冷凝水的溫度較高，也易造成疏水泵汽蝕。確認原因后，我們在疏水泵的入口管線上增設了排氣管道，接至疏水膨脹箱內。整改后，機組重啟，順利通過各階暖機至額定轉速，運行正常。

2.2 分子篩CO2穿透致膨脹機過濾器冰堵

空分裝置水冷塔系統工藝流程如圖1。試車過程中，發生過膨脹機轉速一直下降無法控制而不得不人為停車的事故。事故經過如下：空分裸冷時，由于進空冷塔氣量增加，加之循環水溫度高，出空冷塔空氣溫度升至18℃，操作人員確認出高壓換熱器污氮氣進水冷塔閥（PV1626A）關閉后稍開空冷塔出口空氣閥（HCV1023，其作用是開車時代替污氮氣），讓從空冷塔出來的空氣經過節流后送往水冷塔，通過加大進水冷塔氣量來降低低溫水的溫度，使出空冷塔空氣溫度降至14℃；空分裸冷至膨脹機前溫度達－80℃時，膨脹機前壓力降低，膨脹機轉速逐步降低且波動，最后被迫停車。

圖1 水冷塔系統工藝流程簡圖

起初我們以為是管道吹掃不干凈所致，拆檢發現是分子篩穿透CO2（干冰）冰堵了膨脹機前過濾器，且過濾器吸癟。后經分析認為，此次事故的主要原因有以下幾點。

（1）之前由于CO2在線分析表缺少元件未能及時修復，一直指示滿量程，裸冷前分子篩后CO2取樣分析是在別的單位做的，分析結果為正常，冷箱內露點檢測也正常，存在分子篩后CO2含量監控不到位的可能。

（2）之前PV1626A閥位不對，調校中改變了閥的開關反饋，反饋為關時，實際上為開。

（3）現場檢查發現配管有問題，HCV1023來氣與PV1626A來氣同時接在出低壓換熱器污氮氣進水冷塔閥（FV1626）這條管線上，并且這2條管線相對著在同一條直線上，如此一來節流后空氣流速快，且當上塔壓力波動（降低）時，一部分濕空氣就會竄入再生氣里，造成分子篩再生不合格。

事故發生后，儀表人員修復了CO2在線分析表，校對了PV1626A的開關狀態，并且操作中做到只要開HCV1023必須確認PV1626A已關閉。整改后，空分裸冷以及冷凍系統開車，在很短的時間內就產出了合格的產品氣。

3 運行中出現的問題及應對措施

3.1 分子篩純化系統多次出現CO2穿透現象

由于環境空氣質量差，尤其是吹西北風的時候，低溫甲醇洗系統排放的CO2飄向空分壓縮機吸入口，造成分子篩純化系統多次出現CO2穿透現象。為此，生產中當分子篩程序處于冷吹階段且距離冷吹結束時間小于20min時，我們會啟動以下預案。

（1）當發現分子篩純化系統出口CO2含量（AIT1293）超標時，及時點擊“校驗”，將CO2在線分析表聯鎖臨時解除，并給出一個小于報警值的假值，該假值一般在（0.1～1.0）×10－6。

（2）人為（手動）干預分子篩順控，進行切換（之后則按照正常順控程序進行）。

（3）分子篩進入第4步“加熱”階段時，啟動電加熱器，一般啟動2組，進行特殊再生。

（4）吸附器切換后，待分子篩出口CO2含量降至1×10－6時，再將CO2在線分析表聯鎖恢復，退出“校驗”模式。

（5）在空分壓縮機吸入口加裝CO2在線分析儀，當空氣中CO2含量超標時，操作人員能及時發現并按照本預案及時處理。

分子篩純化系統的操作除制定了上述預案以外，我們據風向和空氣分布圖對低溫甲醇洗系統CO2排放口進行了改造，將低溫甲醇洗系統CO2排放口加高至160m；另外，利用大檢修機會我們對純化系統的分子篩進行了更換，更換的高效分子篩CO2吸附能力較原來的普通型分子篩提高20%以上。

3.2 夏季空冷器負荷高致系統負荷受到影響

夏季環境溫度高，汽輪機乏汽空冷器（汽輪機乏汽空冷器有2個單元，每個單元為2列A型塔，每列A型塔配備3臺風機，共6臺風機）運行負荷高，造成汽輪機排汽壓力高，空分裝置負荷受到影響。據汽輪機乏汽空冷器運行參數以及環境溫度，在風機和換熱管束之間增設脫鹽水噴霧降溫系統，即每臺風機安裝4路DN32環形管，每路都有閥門可控，環形管上安裝專用霧化噴頭，遇夏季高溫天氣時，可根據汽輪機排汽壓力的高低決定投用噴頭的數量，這樣既可保證空分裝置滿負荷運行，又可節約脫鹽水。

3.3 液氮增產措施

氮氣作為干燥氣、置換氣和密封氣，其穩定供應對后系統的穩定運行至關重要，每次大檢修或夏季生產時，氮氣供應緊張而需外購。為此，我們優化了液氮增產的變工況操作，保證了氮氣的供應。具體方案如下。

（1）在保證空分裝置運行負荷的情況下，盡可能全開液氮產品采出閥（FV1630A）。

（2）循環水水溫高時，污氮氣盡可能進水冷塔，禁止打開低壓換熱器污氮氣放空閥（PV1626C）。

（3）據增壓機運行負荷，適時啟動后備儀表空壓機，減少增壓機中抽儀表氣量。

（4）據氣體純度情況降低主冷溫差，適當關小精餾塔主冷凝蒸發器不凝氣排放閥（HV1667A／B）。

（5）在膨脹機徑向軸承溫度（TI7913）允許的條件下，盡可能增加膨脹量。

（6）在保證全廠低壓氮氣用量的情況下，控制氮氣不放空，增加液氮產量。

（7）嚴格控制高、低壓換熱器溫差，避免溫差大而造成冷損增加。

（8）液氧泵備用泵負荷降至5.0MPa以下，操作員須精心操作，嚴防主泵（在運液氧泵）異常，若有異常，備用泵迅速加負荷。

另外，在空分裝置填平補齊項目中，將液氮貯槽容積增至5000m3，同時單套空分裝置液氮產量增至2600m3／h，如此一來，在開車工況下單套空分裝置氮氣產量可達60000m3／h，2套空分裝置開車工況下氮氣總產量可達120000 m3／h（不包括后備氮氣系統的60000m3／h），既保證了各工況下氮氣的用量，又有部分液氮外銷為公司創收。

4 尚待解決的問題

目前，空分裝置運行中還存在循環水溫度高、汽輪機軸承溫度探頭根部斷線致DCS界面上顯示為零、膨脹機徑向軸承溫度偏高等隱患，如何實現其穩產高產及長周期運行，還有大量的工作要做；另外，設備安裝、設計缺陷還需不斷修正或完善，操作人員操作水平還需不斷提高。今后我們仍需不斷摸索與總結，對裝置持續進行優化改進，以實現空分裝置的安、穩、長、滿、優運行。