空分裝置夏季負(fù)荷不足的技術(shù)改造

張衛(wèi)星　張鳳娟（河南能源化工集團(tuán)中原大化，河南　濮陽 457000）

空分裝置夏季負(fù)荷不足的技術(shù)改造

張衛(wèi)星張鳳娟（河南能源化工集團(tuán)中原大化，河南濮陽 457000）

空分裝置夏季運(yùn)行由于溫度高使氧氣產(chǎn)量下降，導(dǎo)致氣化爐無法滿負(fù)荷運(yùn)行，通過倒灌液氧等方法的對比，確定技術(shù)改造的具體方案和實(shí)施效果，解決空分裝置夏季負(fù)荷不足的問題。

空分裝置；氧氣產(chǎn)量；主冷凝蒸發(fā)器；粗氬系統(tǒng)；倒灌液氧

空分裝置在夏季運(yùn)行時，會因?yàn)闅鉁馗叨斐煽諝鈮嚎s機(jī)的打氣量下降，從而造成氧氣產(chǎn)量下降，這會對后系統(tǒng)用氧單位的負(fù)荷造成限制。特別是在煤化工裝置中，如果氣化爐無法滿負(fù)荷運(yùn)行，那么就會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文中的空分裝置通過倒灌液氧等方式實(shí)現(xiàn)了后系統(tǒng)在夏季的高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。以下是對夏季提高氧氣產(chǎn)量以及倒灌液氧方案的闡述。

1　空分裝置設(shè)計指標(biāo)

某煤化工項目配套空分裝置杭氧KDON-52000/61100型空分裝置，該空分裝置采用離心式空氣壓縮，常溫分子篩凈化，增壓透平膨脹機(jī)，填料型上塔，全精餾無氫制氬，液氧（氮）泵增壓的內(nèi)壓縮工藝技術(shù)，采用DCS控制，空壓機(jī)設(shè)計打氣量279000Nm3/h。

2　倒灌液氧方案的選定

本套空分設(shè)計產(chǎn)量為滿足后系統(tǒng)殼牌氣化爐用氧量，在空分裝置運(yùn)行正常的情況下，完全可以滿足氣化爐100%負(fù)荷。但由于后系統(tǒng)新上一套用氧裝置，使耗氧量增加，當(dāng)后系統(tǒng)全部滿負(fù)荷運(yùn)行時，空分制氧量將無法滿足生產(chǎn)需要，且如遇空分裝置夏季運(yùn)行，空壓機(jī)打氣量減少，則問題更為突出。為保證后系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行，解決制氧量不足問題，決定采用倒灌液氧的方法，提出以下方案：

（1）通過液氧采出管線進(jìn)行倒灌，這是空分裝置開車時采用的倒灌方法，目的是縮短開車時間，但是在正常裝置運(yùn)行時，這種方法有一定的風(fēng)險。因?yàn)榇斯芫€與液氧泵入口管線使用同一根主管線，如果倒灌過程中出現(xiàn)氣體，則可能會影響液氧泵的運(yùn)行，造成液氧泵的汽蝕，從而造成液氧泵跳車。

（2）通過主冷凝蒸發(fā)器底部排液閥進(jìn)行倒灌，這種方法因?yàn)橹苯蛹拥街骼淠舭l(fā)器液氧底部，對主冷的安全造成威脅，且對主冷凝蒸發(fā)器工況影響較大。

（3）通過氬系統(tǒng)粗氬塔Ⅱ底部液氬泵備用泵入口導(dǎo)淋進(jìn)行倒灌，把液氧從液氧儲槽灌至粗氬塔Ⅱ內(nèi)，或通過液氧槽車泵將液氧輸送到粗氬塔II內(nèi)，再通過液氬泵把液氧從粗氬塔II輸送到粗氬塔Ⅰ內(nèi)，通過粗氬塔II底部進(jìn)入主冷凝蒸發(fā)器液氧側(cè)。優(yōu)點(diǎn)是可通過調(diào)節(jié)液氬泵負(fù)荷來控制倒灌量，并且粗氬系統(tǒng)可為倒灌提供緩沖，更安全可靠，對精餾塔工況影響較小；缺點(diǎn)是對粗氬系統(tǒng)工況有一定影響。

經(jīng)過比較，從安全性和可操作性上考慮，最終選擇第三種方法進(jìn)行改造。

3　方案操作方法和注意事項

3.1操作方法及注意事項

3.1.1自流倒灌，打開V07、V04、V01、V05或V06，V02、V03、V09，V08關(guān)閉，通過V01來調(diào)節(jié)進(jìn)液量，為防止粗氬系統(tǒng)工況異常導(dǎo)致粗氬塔底部氬濃度高從而影響氧純度，粗氬Ⅱ液位保證在2000mm～2500mm。

3.1.2通過泵倒灌，打開V07、V04、V01、V05或V06，啟動泵通過V08調(diào)整出口壓力，控制住0.4～0.5MPa，現(xiàn)場專人監(jiān)護(hù)避免泵超壓、安全閥起跳及對冷箱內(nèi)設(shè)備管線造成損害，通過V08調(diào)整進(jìn)液量。

為避免倒灌液氧對氧純度造成影響，操作時適當(dāng)降低了精餾塔上塔壓力，增大了主冷凝蒸發(fā)器溫差，增大了主冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)量，提高液氧純度。為避免倒灌液氧對氬系統(tǒng)工況的影響，操作時適當(dāng)減少了氬系統(tǒng)負(fù)荷，降低了氬餾分的抽取量，增大了粗氬氣放空量，嚴(yán)格控制氬餾分的指標(biāo)，避免“氮塞”。

安全方面，所有管線、閥門均經(jīng)過吹掃、試壓、查漏、脫脂處理，管道進(jìn)行保溫，編制事故預(yù)案，對人員進(jìn)行專項培訓(xùn)、演練。

4　方案實(shí)施后對系統(tǒng)影響

（1）對粗氬系統(tǒng)影響較小，降低負(fù)荷后可保證粗氬系統(tǒng)正常運(yùn)行，因精氬系統(tǒng)未投用，故后果未知。

（2）對精餾工況有一定影響，因加工空氣量不足，如果主冷凝蒸發(fā)器液氧液位過高，則會造成液氧蒸發(fā)量減小，氬、氮組分無法被完全蒸發(fā)，會造成氧氣純度下降。操作中通過控制液氧的倒灌量，避免主冷凝蒸發(fā)器液氧液位過高，降低精餾塔上塔壓力，降低主冷凝蒸發(fā)器液氧液位，增大主冷凝蒸發(fā)器液氧蒸發(fā)量等措施后，氧氣純度未發(fā)生較大波動。

（3）對低壓換熱器影響較大，但在可控制的范圍，因加大了主冷凝蒸發(fā)器液氧的蒸發(fā)量，且要降低精餾塔上塔壓力，所以加大了污氮?dú)獾某槿×?，污氮?dú)馔ㄟ^低壓換熱器的量增大后導(dǎo)致低壓換熱器熱端溫差增大，由3℃以內(nèi)擴(kuò)大到6℃左右，冷損增大。

5　結(jié)語

雖然倒灌液氧對整個空分裝置有一定的影響，但是均在可接受的范圍內(nèi)。通過此次改造，空分氧負(fù)荷可以滿足后系統(tǒng)的最大用氧負(fù)荷，解決了因氧氣不足而造成后系統(tǒng)無法滿負(fù)荷生產(chǎn)的問題，為公司提高經(jīng)濟(jì)效益，降低了運(yùn)行成本，目前來看是一項較為成功的技術(shù)改造。

張衛(wèi)星（1988-），男，助理工程師，河南能源化工集團(tuán)中原大化公司空分廠從事空分操作。