煤化工空分裝置安全運(yùn)行要點(diǎn)探討

高　峰

煤化工空分裝置安全運(yùn)行要點(diǎn)探討

高峰

（安徽淮化股份有限公司，安徽淮南 232038）

空分設(shè)備和氣化爐是煤化工項(xiàng)目的兩大核心設(shè)備，但是當(dāng)前的大型、特大型空分配套空壓機(jī)、增壓機(jī)、氧透、泵等動(dòng)設(shè)備和高壓低溫閥門、控制系統(tǒng)等，存在一定的安全問題，并且其運(yùn)行的效率較低且能耗過高，所以其質(zhì)量可靠性不容樂觀，必須進(jìn)行相應(yīng)的研究措施，以提高技術(shù)水平。

煤化工；空分裝置；安全運(yùn)行要點(diǎn)

隨著煤化工的不斷發(fā)展及產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，空分裝置在煤化工裝置生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越普遍。由于煤化工工程裝置規(guī)?；?、設(shè)備大型化，空分裝置作為煤化工項(xiàng)目中配套的核心部分，單套空分規(guī)模不斷加大，總規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。文章重點(diǎn)探討了煤化工中空分裝置能夠?qū)崿F(xiàn)安全運(yùn)行的主要措施，以供參考。

1　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(chǔ)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(dòng)風(fēng)機(jī)的氣源。

2　煤化工空分裝置安全運(yùn)行中存在的問題簡(jiǎn)述

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：經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，空分裝置產(chǎn)氣量達(dá)不到設(shè)計(jì)能力，空分裝置精餾塔壓力存在下降趨勢(shì)，初始時(shí)壓力為0.68～0.7MPa，近期空分系統(tǒng)高壓壓力為0.58～0.62MPa；設(shè)備說明書中缺少預(yù)冷機(jī)出口溫度的設(shè)定；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。空分設(shè)備是一個(gè)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(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間、大幅度的不穩(wěn)定用氣，會(huì)對(duì)空分設(shè)備造成一定的危險(xiǎn)，特別是在工況變化頻繁時(shí)，應(yīng)對(duì)措施不合理導(dǎo)致不必要的能源浪費(fèi)。

3　煤化工空分裝置安全運(yùn)行要點(diǎn)分析

3.1確定空分裝置中氧氣能力和規(guī)格

在煤化工工程中，氧氣不但是氣化劑，同時(shí)也是反應(yīng)原料，因此，煤氣化對(duì)于氧氣的需求很大，可以以氧氣量作為空分裝置的基本依據(jù)。在我們統(tǒng)計(jì)氧氣用量及規(guī)模時(shí)，要按照煤氣化裝置，并參考其它用氧裝置用量，可以實(shí)施疊加計(jì)算的方式，并綜合運(yùn)行過程中，煤質(zhì)所出現(xiàn)的不同變化，以及用氧氣裝置實(shí)際負(fù)荷的狀況，考慮總體設(shè)計(jì)的裕量。

3.2確定氮?dú)饽芰耙?guī)格

根據(jù)氮?dú)庥脷獾幕咎攸c(diǎn)，我們需要依照實(shí)際壓力等級(jí)，匯總并統(tǒng)計(jì)好氮?dú)獾膶?shí)際用量。提前預(yù)測(cè)各車間氮?dú)獾挠昧?，合理調(diào)配各車間的氮?dú)馐褂昧?，使氮?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。一般來說，氮?dú)饧兌刃枰嫌脩舻幕疽螅涞客ǔ４笥诨蛘叩扔?9.99%。

3.3比較內(nèi)外壓縮流程的安全性

煤化工首要條件就是需要關(guān)注空分裝置整體的安全性，由于當(dāng)前空分裝置事故常發(fā)，其主要原因是主冷蒸發(fā)器燃爆所引起，此事故危險(xiǎn)性很大。隨著空分裝置系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間增加，其主冷蒸發(fā)器中主要存在的液氧含量也會(huì)發(fā)生濃縮，致使空分裝置出現(xiàn)很大安全危險(xiǎn)性。所以我們需要對(duì)外壓縮空分裝置中的危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)防，盡量避免主冷器中乙炔氣體由于長(zhǎng)時(shí)間積累過量溢出，合理有效的持續(xù)排放含氧量，同時(shí)達(dá)到減少碳?xì)浠锏闹饕康?。另外，由于空分裝置中內(nèi)壓縮流程所有氧是來自于液氧氣化，其主冷蒸發(fā)器中所產(chǎn)生的液氧常會(huì)被大量排除，碳?xì)浠衔锊灰自谥骼渲芯奂欣谠O(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.4空分裝置與氣化爐的匹配

在空分裝置的總體設(shè)計(jì)中，必須確保與氣化爐之間的匹配度。氣化爐是氧氣的主要用戶，所以，空分裝置其系列與套數(shù)需要與氣化爐系列數(shù)相匹配。其一，我們應(yīng)當(dāng)以國(guó)內(nèi)外單套空分設(shè)備的最大制氧量來作為相應(yīng)參考，系列數(shù)較少其投資也相應(yīng)偏低，但是如果單套空分制氧量一旦過大，在實(shí)際工作中如果沒有運(yùn)行業(yè)績(jī)或者生產(chǎn)能力，則需要在充分了解目前空分設(shè)備所作出業(yè)績(jī)完成之后，然后需要結(jié)合氣化爐系列數(shù)，并實(shí)現(xiàn)兩者匹配。現(xiàn)如今，就我國(guó)當(dāng)前供需關(guān)系來說，一套空分設(shè)備需要對(duì)應(yīng)多臺(tái)氣化爐；但是就管道配置情況而言，空分裝置中氧氣母管的設(shè)置、配置方案以及氧管道系統(tǒng)連接等，都是相互關(guān)聯(lián)的，都應(yīng)當(dāng)綜合考慮。

3.5加強(qiáng)組織化管理

因?yàn)槊夯さ纳a(chǎn)是連續(xù)化的生產(chǎn)，實(shí)踐證明網(wǎng)格化的安全管理模式在煤化工企業(yè)是比較切實(shí)可行的，安全組織管理體系必須晝夜發(fā)揮作用，這就要求在每一個(gè)特定區(qū)域內(nèi)由專門人員輪流負(fù)責(zé)，遇到問題及時(shí)匯報(bào)，解決，這樣才能確保生產(chǎn)在有紀(jì)律、有秩序的條件下安全進(jìn)行。

4　結(jié)論

綜上所述，在煤化工的生產(chǎn)過程中，為了維持空分裝置的安全運(yùn)行，必須以安全性要求為依據(jù)，重視對(duì)于空分裝置實(shí)際運(yùn)行流程的研究與了解，尤其關(guān)注內(nèi)、外壓縮過程中空氣分離安全要素的合理控制，從而保證整個(gè)裝置的運(yùn)行安全，最終確保在煤化工生產(chǎn)過程中，選擇合適的壓縮方式，達(dá)到提高煤化工生產(chǎn)裝置使用安全與生產(chǎn)效益的目的。

［1］ 江鎮(zhèn)海.大型空分裝置在煤化工生產(chǎn)中的安全運(yùn)行［J］.化工裝備技術(shù)，2012，（6）：44-46.

［2］ 毛漢云，呂遠(yuǎn).淺談空分裝置在煤化工安全運(yùn)行方面的選擇［J］.廣東化工，2014，（11）：165；173.

［3］ 劉子軼.試論空分裝置在煤化工安全運(yùn)行方面的選擇［J］.化工管理，2015，（25）：179.

Discussion on Coal Chemical Air Separation Plant Safe Operation Point

Gao Feng

The air separation plant and gasification are two core equipment coal chemical project，but the current large，extra large air separation supporting air compressor，pressure machine，oxygen permeability，pumps and other machinery moving equipment and high-pressure cryogenic valves，control system，there are some security issues，and the efficiency of its operation and lower power consumption is too high，so the quality and reliability is not optimistic，you must make the appropriate research measures to improve the technical level.

coal chemical industry；air separation plant；the safe operation of the main points

TQ116.11

A

1003-6490（2016）06-0004-02

2016-06-08

高峰（1969—），男，安徽合肥人，工程師，主要研究方向?yàn)榛す?jié)能技術(shù)。

收稿日期：2016-06-06

作者簡(jiǎn)介： 王聰茂（1980—），男，河南長(zhǎng)垣人，工程師，從事化工生產(chǎn)管理工作，現(xiàn)任尿素廠廠長(zhǎng)。