簡(jiǎn)述空分裝置夏季變負(fù)荷操作經(jīng)驗(yàn)

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(蘭州石化公司化肥廠 空分車間，甘肅 蘭州 730060)

1 裝置簡(jiǎn)介

我廠某空分裝置采用常溫分子篩凈化+空氣增壓膨脹機(jī)制冷+氮?dú)馔鈮嚎s的全低壓工藝。裝置于1998年8月11日開車成功，生產(chǎn)能力為氮?dú)?3000 Nm3/h，氧氣6000 Nm3/h。該套空分裝置以提供高純度生產(chǎn)及保安用氮?dú)鉃橹饕a(chǎn)品，要求產(chǎn)品氮?dú)饧兌雀?氮中氧<5 mL/m3)且產(chǎn)量穩(wěn)定，在日常生產(chǎn)中不能有異常停車及產(chǎn)品放空等問題。

隨著運(yùn)行年限的增長(zhǎng)，設(shè)備老化及生產(chǎn)能力下降等問題凸顯。夏季氣溫升高，日間空壓機(jī)出口壓力及打氣量都有不同程度的降低；夜間氣溫回落，空壓機(jī)出口壓力及打氣量又會(huì)有所上升。隨著空壓機(jī)工況的波動(dòng)，裝置負(fù)荷在幾小時(shí)內(nèi)被動(dòng)經(jīng)歷了先減負(fù)荷后加負(fù)荷的過程，這種變負(fù)荷工況有別于人為、主動(dòng)的加、減負(fù)荷操作，整個(gè)工況變化很快，且操作不當(dāng)極易造成氮?dú)饧兌瘸瑯?biāo)，產(chǎn)品放空。

近年來，每逢夏季都有因裝置變負(fù)荷操作不當(dāng)影響氮?dú)饧兌榷斐傻漠a(chǎn)品放空事故，成為影響裝置正常運(yùn)行生產(chǎn)的瓶頸?？諌簷C(jī)也檢修過多次，其工況雖有好轉(zhuǎn)，但夏季氣溫升高時(shí)，空壓機(jī)打氣量依然有所降低。如果整體更換空壓機(jī)肯定可以解決問題，但考慮裝置年限，這樣代價(jià)太大。所以，在現(xiàn)有條件下，如何從操作的角度想辦法，減少變負(fù)荷操作帶來的影響，使裝置平穩(wěn)度過夏季，是擺在我們面前的難題。

2 分析問題

表1給出了某次變負(fù)荷操作中的部分參數(shù)。

表1 負(fù)荷變化表

由表1可知，空壓機(jī)在14:00～20:00放空全關(guān)，出口壓力仍無法滿足設(shè)定值，空壓機(jī)打氣量、加工空氣量、氮?dú)猱a(chǎn)量在逐漸減小，氮?dú)饧兌仍?0:00時(shí)超標(biāo)，至22:00時(shí)恢復(fù)。

應(yīng)對(duì)夏季變負(fù)荷操作，裝置一直采取隨著空壓機(jī)打氣量變化而調(diào)節(jié)的正向操作模式，即：白天空壓機(jī)打氣量降低，同時(shí)減少產(chǎn)品取出量、液氮回流量和膨脹空氣量，裝置減負(fù)荷操作；夜間隨著氣溫下降，空壓機(jī)打氣量回升，同時(shí)增加產(chǎn)品取出量、液氮回流量和膨脹空氣量，裝置加負(fù)荷操作，將工況恢復(fù)到減負(fù)荷之前，以應(yīng)對(duì)下一次減負(fù)荷操作。

表1當(dāng)天的操作也采取了上述方法，可以看出裝置工況波動(dòng)很大，對(duì)于上塔采用篩板塔的空分裝置，壓降大、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍小、變負(fù)荷操作慢是其缺點(diǎn)[1]，也就是說變負(fù)荷操作正是這種塔型的短板。生產(chǎn)中要求穩(wěn)定且較高的空壓機(jī)出口壓力來保證精餾塔工況(一般為530～535 kPa)，但隨著空壓機(jī)打氣量的波動(dòng)，自然會(huì)對(duì)塔內(nèi)精餾工況造成影響。在仔細(xì)分析裝置工況后，我們認(rèn)為，裝置負(fù)荷在中午(12:00～14:00)就開始下降，而產(chǎn)品純度要到下午(14:00～16:00)才有反應(yīng)(表1數(shù)據(jù)可以印證)，等到產(chǎn)品純度波動(dòng)再去調(diào)節(jié)已為時(shí)已晚。每次操作后，裝置都得有一個(gè)反應(yīng)的過程，當(dāng)氣溫大幅波動(dòng)時(shí)，裝置的工況是不穩(wěn)定的，此時(shí)再去進(jìn)行調(diào)節(jié)很有可能待裝置反應(yīng)這次操作時(shí)，整個(gè)工況又發(fā)生了很大變化，操作始終是滯后和不匹配的，最終造成氮?dú)饧兌瘸瑯?biāo)，產(chǎn)品放空。

3 改進(jìn)操作

針對(duì)這一情況，我們調(diào)整了操作：

夜班氣溫降低空壓機(jī)打氣量增大，這時(shí)加大膨脹量(50～100 m3/h)多漲主冷液氧液面；然后反而分多次關(guān)小純液氮、污液氮回流閥，每次0.2 %，總和不超過1 %；此操作可以提高下塔頂部液氮純度、增加液氮槽液體，為白天做準(zhǔn)備。

白天氣溫升高，在中午之前分多次開大純液氮回流閥，每次0.2 %，增大上塔氮組分含量。在14:00～16:00氣溫最高時(shí)，反而不做任何操作，盡量避免因操作帶來的波動(dòng)。

傍晚氣溫回落之后，根據(jù)負(fù)荷變化再來調(diào)整裝置工況，最終使裝置恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行。

表2給出了調(diào)整后的數(shù)據(jù)。

表2 調(diào)整后數(shù)據(jù)表

由以上數(shù)據(jù)可以看出，我們前期的分析是正確的。裝置負(fù)荷在中午就開始下降，而產(chǎn)品純度要到下午才有反應(yīng)，在氣溫變化大的時(shí)候不采取操作，氮?dú)饧兌戎挥行》▌?dòng)，且隨著氣溫回落，氮?dú)饧兌饶芎芸旎謴?fù)，可見新的操作方法效果明顯且行之有效。

使用這一方法，在近期連續(xù)二十多天的高溫天氣里(日最高氣溫達(dá)38℃)，裝置沒有發(fā)生一次放空事故，且產(chǎn)品純度一直在2.0 mL/m3以下。

4 總結(jié)

經(jīng)過一定的調(diào)整和改進(jìn)，裝置能夠平穩(wěn)度過夏季。但需要注意的是，如果當(dāng)空壓機(jī)打氣量低于精餾塔負(fù)荷下限，產(chǎn)品純度將無法調(diào)整。所以，對(duì)于減負(fù)荷操作應(yīng)當(dāng)緩慢[2]，給予裝置一定的反應(yīng)時(shí)間，操之過急反而適得其反。