8000m3／h空分設(shè)備的調(diào)試

劉言信

（河南安陽九天精細(xì)化工集團(tuán)公司，河南 安陽 455133）

KDON—8000／4000型空分是一套典型的外壓縮流程設(shè)備，是安陽化學(xué)工業(yè)有限公司新建200kt／a乙二醇裝置的配套工程，主要為乙二醇裝置提供純度為99.6%、壓力為0.55MPa的氧氣。此套裝置由開封空分設(shè)備有限公司提供成套的設(shè)備，2012年3月開始土建、設(shè)備安裝，單機(jī)試車等。2012年9月3日調(diào)試成功，生產(chǎn)出合格的氧氣。

1 空分設(shè)備的配置

（1）空壓機(jī)選用的是開封空分設(shè)備廠生產(chǎn)的DA880型四級(jí)壓縮、二級(jí)冷卻單軸壓縮機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)電機(jī)上帶有水冷卻系統(tǒng)，排氣壓力0.65MPa（絕壓），流量為44000m3／h。

（2）預(yù)冷系統(tǒng)由水冷塔和空冷塔及4臺(tái)水泵和一套冷凍機(jī)組組成，冷凍機(jī)組由開利公司提供，螺桿型，型號(hào)為30HXY065A，兩臺(tái)冷卻泵和兩臺(tái)冷凍泵各一用一備。

（3）分子篩純化系統(tǒng)由兩臺(tái)組成，切換使用，周期為4h。再生設(shè)備兩臺(tái)：一臺(tái)為立式結(jié)構(gòu)電加熱器；一臺(tái)為臥式蒸汽加熱器，根據(jù)情況選擇使用。

（4）膨脹機(jī)采用增壓膨脹機(jī)，由開封空分設(shè)備有限公司生產(chǎn)，一用一備。

（5）精餾系統(tǒng)的下塔為篩板塔，上塔為規(guī)整填料塔。上塔采用填料塔，在其他參數(shù)不改變的情況下，效率可提高5%以上。

（6）氧壓機(jī)型號(hào)為ZW－70／2，是立式雙級(jí)雙缸雙作用、水冷、無潤滑、活塞式壓縮機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊，導(dǎo)向環(huán)、活塞環(huán)、填料磨損均勻，壽命長。

2 流程特點(diǎn)

（1）采用直接接觸空冷塔，降低空氣溫度，改善分子篩的工作環(huán)境，另外，還洗滌空氣中的雜質(zhì)。水溫經(jīng)過冷凍機(jī)組可以降至8～10℃，水冷塔和空冷塔采用填料塔，換熱效率高、阻力小、能耗小、可靠性好。

（2）采用分子篩吸附凈化空氣，工藝流程簡單，啟動(dòng)容易，操作方便，運(yùn)行安全，切換損失小，精餾工況穩(wěn)定，產(chǎn)品提取率高。

（3）上塔采用規(guī)整填料塔，傳熱傳質(zhì)性能好，阻力小，空壓機(jī)排壓降低，使操作可靠，并大大降低能耗。

（4）采用增壓膨脹機(jī)，單位制冷量大，膨脹量較小，改善了上塔的精餾工況。

（5）配置了一個(gè)副冷和一個(gè)液氧量筒，定期排放主冷液氧，增加主冷的安全性。

（6）設(shè)置了膨脹機(jī)前溫度調(diào)節(jié)流路，以滿足啟動(dòng)過程以及正常運(yùn)轉(zhuǎn)的工況要求。

（7）主換熱器為三個(gè)，分別采用氧氣、氮?dú)?、污氮?dú)馀c入塔空氣換熱，并附設(shè)調(diào)節(jié)閥門，可調(diào)節(jié)各板翅式換熱器的熱端溫差，防止偏流，減少冷損。

3 流程簡述

原料空氣經(jīng)自潔式空氣過濾器去除灰塵和機(jī)械雜質(zhì)，在離心式空壓機(jī)中被壓縮至0.53MPa、100℃左右，壓縮空氣經(jīng)空氣冷卻塔洗滌冷卻至8～10℃，然后進(jìn)入自動(dòng)切換使用的分子篩吸附器，以清除 H2O、CO2、C2H2和CnHm，出分子篩的空氣為12～14℃，分成三路。

一路進(jìn)入分餾塔，經(jīng)過主換熱器與返流氣體換熱，空氣被冷卻至液化溫度（－173℃），相應(yīng)有少量氣體液化，這些氣液混合物一起進(jìn)入下塔。

另一路空氣（8000m3／h）作為膨脹氣體，經(jīng)增壓機(jī)增壓并經(jīng)冷卻器冷卻后也進(jìn)入主換熱器與返流氣體換熱。這部分空氣被冷卻至－115℃左右，從主換熱器中部和底部抽出去膨脹機(jī)，膨脹后的空氣進(jìn)入上塔中部。

第三路僅少量空氣，去儀表空氣系統(tǒng)，作為儀表氣。

在下塔，空氣被初步分離成氮和富氧液空，在塔頂獲得純度99.99%的氣氮，進(jìn)入主冷與液氧換熱冷凝成液氮，部分液氮回下塔作為下塔的回流液。另一部分液氮，經(jīng)過冷器過冷后節(jié)流進(jìn)入上塔頂部，作為上塔回流液。下塔釜液含O236%的液空，經(jīng)過冷器過冷、節(jié)流后進(jìn)入上塔中部參加精餾。

不同狀態(tài)的三股流體進(jìn)入上塔經(jīng)再分離后，在上塔頂部得到流量約12000m3／h、純度為99.99%的氮?dú)?，?jīng)過冷器、主換熱器復(fù)熱后出分餾塔。上塔底部的液氧在主冷被下塔的氮?dú)饧訜岫舭l(fā)，其中8000m3／h、純度99.6%的氧氣，經(jīng)主換熱器復(fù)熱后出分餾塔，其余部分作為上升蒸氣參加精餾；在上塔上部尚有約12000m3／h的污氮抽出，仍經(jīng)過冷器、主換熱器復(fù)熱引出分餾塔。

另外，從主冷引出80m3／h液氧到液氧量筒，積累到一定液位后排至液氧儲(chǔ)槽，供銷售用，同時(shí)可以稀釋主冷碳?xì)浠衔餄舛?，進(jìn)一步保證主冷安全。

從分餾塔出來的污氮，其中10000m3／h去HXK－45000／5.3型純化系統(tǒng)，再生分子篩，其余去水冷塔升溫、增濕后放空。

合格的氮?dú)獬龇逐s塔后，按用戶需要并入用戶氮?dú)夤芫W(wǎng)，加壓后送用戶使用，其余部分去預(yù)冷系統(tǒng)的水冷卻塔，升溫、增濕后放空。

合格的氧氣出分餾塔后，按用戶需要加壓后并入用戶氧氣管網(wǎng)，供用戶使用。

4 調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題及處理

4.1 空壓機(jī)問題

4.1.1 振動(dòng)值超標(biāo)聯(lián)鎖跳車

8月2日20時(shí)18分DA880空壓機(jī)檢查結(jié)束后準(zhǔn)時(shí)開車，當(dāng)導(dǎo)葉開至40°時(shí)，低壓側(cè)振動(dòng)值開始有小幅度的波動(dòng)，升至50μm波動(dòng)減少，繼續(xù)將導(dǎo)葉開到50°時(shí)，空壓機(jī)低壓側(cè)振動(dòng)值超過85μm，聯(lián)鎖跳車。打開低壓側(cè)軸瓦檢查，發(fā)現(xiàn)軸瓦過盈間隙過小，調(diào)整好間隙重新開啟仍然出現(xiàn)類似的跳車。懷疑葉輪動(dòng)平衡有問題，返廠做動(dòng)平衡和葉輪探傷，沒有發(fā)現(xiàn)問題，設(shè)計(jì)院專家到現(xiàn)場檢查氣流通道時(shí)發(fā)現(xiàn)氣流通道存在較大問題，高速流動(dòng)的氣流在通道內(nèi)遇到的阻力較大，造成轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡力，引起振動(dòng)。由于現(xiàn)場不具備處理的條件，隨后將空壓機(jī)整機(jī)返廠進(jìn)行處理。返廠后將流道、隔板、蝸殼、中間冷卻器均進(jìn)行了檢查處理。流道處理前后圖片對照見圖1。

4.1.2 自潔式過濾器不反吹

在對自潔式過濾器試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)自潔式過濾器沒有反吹，并且電磁閥有異常響聲。經(jīng)過電儀人員初步檢查，發(fā)現(xiàn)個(gè)別電磁閥閥體發(fā)熱，隨即將自潔式過濾器電源斷掉。和廠家聯(lián)系，售后人員到場后，仔細(xì)檢查了電磁閥和控制柜，發(fā)現(xiàn)控制柜上電路板出現(xiàn)故障，更換電路板后恢復(fù)正常。

4.1.3 螺桿油泵損壞

由于在測試油泵聯(lián)鎖時(shí)同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)油泵，造成油壓超高，螺桿泵螺桿抱死，電機(jī)將油泵聯(lián)軸器憋斷，油泵損壞。更換兩臺(tái)油泵后，恢復(fù)正常，同時(shí)，對泵后止逆閥進(jìn)行了改造，在止逆閥閥腔上增加了限制閥芯超高的限制器，保證了閥芯只能在允許的范圍內(nèi)活動(dòng)，杜絕了由于止逆閥升至過高位置造成油泵憋壓的事故發(fā)生。

4.1.4 空壓機(jī)氣動(dòng)閥開關(guān)不靈活

在空壓機(jī)防喘振自調(diào)閥的測試中發(fā)現(xiàn)自調(diào)閥開關(guān)不到位，經(jīng)過檢查沒有發(fā)現(xiàn)閥體和定位器的問題。經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)自調(diào)閥的氣源管線和自潔式過濾器的反吹氣源在一根管線上，當(dāng)自潔式過濾器反吹時(shí)造成氣源壓力下降，最終導(dǎo)致自調(diào)閥開關(guān)不到位。和安裝人員溝通后，安裝了自潔式過濾器專用反吹氣源，杜絕了類似的情況再次發(fā)生。

圖1 流道處理前后對照

4.2 純化器問題

4.2.1 純化器出口加熱溫度上不去

在分子篩活化的時(shí)候，分子篩出口溫度升不上去，加溫時(shí)間過長，并且冷吹時(shí)溫度不下降，不符合正常的分子篩加溫和運(yùn)行曲線。經(jīng)過對現(xiàn)場認(rèn)真的查看，發(fā)現(xiàn)分子篩加溫出口（正常時(shí)的進(jìn)口）測溫點(diǎn)位置安裝錯(cuò)誤（圖2），只能顯示正常使用時(shí)的進(jìn)口溫度，無法正確反映加溫時(shí)的出口溫度。

圖2 測溫點(diǎn)示意

安裝位置改變后，發(fā)現(xiàn)仍有一個(gè)不正常，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)溫度計(jì)安裝位置顛倒了，更正后，加溫溫度恢復(fù)正常。

4.2.2 電爐出口加溫時(shí)溫度波動(dòng)較大

由于原設(shè)計(jì)純化器加溫活化閥位置在4m管廊上，管徑為DN150，閥門為DN100，并且沒有操作平臺(tái)。根據(jù)我們的要求將該閥引至地面1m的位置，在DN150的管線上增加一個(gè)DN150的截止閥。在分子篩活化中發(fā)現(xiàn)氣流聲音較大，且閥出口位置有結(jié)霜現(xiàn)象，流量最高只能達(dá)到7000m3／h，電爐出口溫度忽高忽低，加溫受到影響。電爐溫控器廠家到場后對溫控器進(jìn)行了調(diào)試，沒有發(fā)現(xiàn)什么問題。安裝公司根據(jù)我們的要求將原DN100加溫閥改為DN150的截止閥，加溫氣量可以達(dá)到12000m3／h，并且電爐出口溫度也相當(dāng)穩(wěn)定，分子篩純化器工作正常了。

4.3 膨脹機(jī)的問題

4.3.1 膨脹機(jī)開不起來

設(shè)備準(zhǔn)備裸冷時(shí)，開啟膨脹機(jī)，打開噴嘴20°時(shí)仍然沒有轉(zhuǎn)速，查看各個(gè)閥門沒有發(fā)現(xiàn)問題。經(jīng)過再次仔細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)增壓水冷器后止逆閥方向裝反，造成氣體送不出去。安裝人員立即調(diào)換，重新開啟膨脹機(jī)，轉(zhuǎn)速上去了。經(jīng)過對設(shè)備裸冷檢查，沒有發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。

4.3.2 安全閥起跳

膨脹機(jī)膨脹端設(shè)計(jì)有超壓保護(hù)安全閥，安全閥的起跳壓力為0.08MPa，但是由于膨脹機(jī)的加溫氣體為分子篩后的氣體，壓力在0.5MPa左右，加溫閥開啟時(shí)稍有不慎安全閥即起跳。鑒于這種情況，車間讓安裝人員將加溫氣體改為污氮?dú)?，這樣既保證了加溫，又防止出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。

5 分餾塔調(diào)試的問題

5.1 氧氣純度合格后又下降

9月3日晚20：20氧氣合格后，純度一直保持在99.6%，到9月4日凌晨3：00氧氣純度開始下降，最低降到85%，主冷液位也出現(xiàn)大幅度的波動(dòng)，打開主冷液位負(fù)壓管吹除，從負(fù)壓管內(nèi)吹出液體，顯然是主冷液位過高造成精餾破壞，最終造成氧氣純度下降。打開液體排放閥，通過集散將主冷液位排至2300mm，氧氣純度逐漸恢復(fù)正常。

5.2 氮?dú)饧兌炔缓细?/h3>

氧氣合格后，氮?dú)饧兌纫恢辈缓细?。?jīng)過認(rèn)真仔細(xì)的分析，判斷液氮節(jié)流閥開度過大，造成下塔回流液偏少，液氮中含氧量較高，繼而造成氮?dú)饧兌炔缓细瘢瑢⒁旱治鼋拥降獨(dú)夥治鲈诰€表，通過關(guān)小液氮節(jié)流閥，觀察液氮純度的變化趨勢，趨勢向純度提高的方向變化，將液氮節(jié)流閥關(guān)至22°時(shí)，氮?dú)饧兌群细?，純度一直保持?0×10－6以下。

6 氧壓機(jī)的問題

由于界內(nèi)工藝設(shè)置聯(lián)鎖較多，易出現(xiàn)使用氧氣直接切斷的情況，且對氧氣壓力要求較高（必須保證在0.48～0.52MPa之間波動(dòng)），為此，我們在外送管線與放空管線之間增加了一條自調(diào)管線。保證了氧氣壓力的穩(wěn)定和設(shè)備的安全。

總之，在8000空分裝置的試開車過程中遇到了很多問題，通過我們的努力得到了解決，我們因此對整套裝置的性能和特點(diǎn)也有了較深的掌握，為以后的正常生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。