8000m3／h空分設備的調試

劉言信

（河南安陽九天精細化工集團公司，河南 安陽 455133）

KDON—8000／4000型空分是一套典型的外壓縮流程設備，是安陽化學工業有限公司新建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備有限公司提供成套的設備，2012年3月開始土建、設備安裝，單機試車等。2012年9月3日調試成功，生產出合格的氧氣。

1 空分設備的配置

（1）空壓機選用的是開封空分設備廠生產的DA880型四級壓縮、二級冷卻單軸壓縮機，由電機驅動，壓縮機電機上帶有水冷卻系統，排氣壓力0.65MPa（絕壓），流量為44000m3／h。

（2）預冷系統由水冷塔和空冷塔及4臺水泵和一套冷凍機組組成，冷凍機組由開利公司提供，螺桿型，型號為30HXY065A，兩臺冷卻泵和兩臺冷凍泵各一用一備。

（3）分子篩純化系統由兩臺組成，切換使用，周期為4h。再生設備兩臺：一臺為立式結構電加熱器；一臺為臥式蒸汽加熱器，根據情況選擇使用。

（4）膨脹機采用增壓膨脹機，由開封空分設備有限公司生產，一用一備。

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

（6）氧壓機型號為ZW－70／2，是立式雙級雙缸雙作用、水冷、無潤滑、活塞式壓縮機，結構緊湊，導向環、活塞環、填料磨損均勻，壽命長。

2 流程特點

（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境，另外，還洗滌空氣中的雜質。水溫經過冷凍機組可以降至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，啟動容易，操作方便，運行安全，切換損失小，精餾工況穩定，產品提取率高。

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

（4）采用增壓膨脹機，單位制冷量大，膨脹量較小，改善了上塔的精餾工況。

（5）配置了一個副冷和一個液氧量筒，定期排放主冷液氧，增加主冷的安全性。

（6）設置了膨脹機前溫度調節流路，以滿足啟動過程以及正常運轉的工況要求。

（7）主換熱器為三個，分別采用氧氣、氮氣、污氮氣與入塔空氣換熱，并附設調節閥門，可調節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

原料空氣經自潔式空氣過濾器去除灰塵和機械雜質，在離心式空壓機中被壓縮至0.53MPa、100℃左右，壓縮空氣經空氣冷卻塔洗滌冷卻至8～10℃，然后進入自動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。

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

另一路空氣（8000m3／h）作為膨脹氣體，經增壓機增壓并經冷卻器冷卻后也進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，膨脹后的空氣進入上塔中部。

第三路僅少量空氣，去儀表空氣系統，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，經過冷器過冷后節流進入上塔頂部，作為上塔回流液。下塔釜液含O236%的液空，經過冷器過冷、節流后進入上塔中部參加精餾。

不同狀態的三股流體進入上塔經再分離后，在上塔頂部得到流量約12000m3／h、純度為99.99%的氮氣，經過冷器、主換熱器復熱后出分餾塔。上塔底部的液氧在主冷被下塔的氮氣加熱而蒸發，其中8000m3／h、純度99.6%的氧氣，經主換熱器復熱后出分餾塔，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，仍經過冷器、主換熱器復熱引出分餾塔。

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槽，供銷售用，同時可以稀釋主冷碳氫化合物濃度，進一步保證主冷安全。

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

合格的氮氣出分餾塔后，按用戶需要并入用戶氮氣管網，加壓后送用戶使用，其余部分去預冷系統的水冷卻塔，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，供用戶使用。

4 調試過程中發現的問題及處理

4.1 空壓機問題

4.1.1 振動值超標聯鎖跳車

8月2日20時18分DA880空壓機檢查結束后準時開車，當導葉開至40°時，低壓側振動值開始有小幅度的波動，升至50μm波動減少，繼續將導葉開到50°時，空壓機低壓側振動值超過85μm，聯鎖跳車。打開低壓側軸瓦檢查，發現軸瓦過盈間隙過小，調整好間隙重新開啟仍然出現類似的跳車。懷疑葉輪動平衡有問題，返廠做動平衡和葉輪探傷，沒有發現問題，設計院專家到現場檢查氣流通道時發現氣流通道存在較大問題，高速流動的氣流在通道內遇到的阻力較大，造成轉子產生不平衡力，引起振動。由于現場不具備處理的條件，隨后將空壓機整機返廠進行處理。返廠后將流道、隔板、蝸殼、中間冷卻器均進行了檢查處理。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時發現自潔式過濾器沒有反吹，并且電磁閥有異常響聲。經過電儀人員初步檢查，發現個別電磁閥閥體發熱，隨即將自潔式過濾器電源斷掉。和廠家聯系，售后人員到場后，仔細檢查了電磁閥和控制柜，發現控制柜上電路板出現故障，更換電路板后恢復正常。

4.1.3 螺桿油泵損壞

由于在測試油泵聯鎖時同時啟動兩臺油泵，造成油壓超高，螺桿泵螺桿抱死，電機將油泵聯軸器憋斷，油泵損壞。更換兩臺油泵后，恢復正常，同時，對泵后止逆閥進行了改造，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活動，杜絕了由于止逆閥升至過高位置造成油泵憋壓的事故發生。

4.1.4 空壓機氣動閥開關不靈活

在空壓機防喘振自調閥的測試中發現自調閥開關不到位，經過檢查沒有發現閥體和定位器的問題。經過仔細檢查，發現自調閥的氣源管線和自潔式過濾器的反吹氣源在一根管線上，當自潔式過濾器反吹時造成氣源壓力下降，最終導致自調閥開關不到位。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

在分子篩活化的時候，分子篩出口溫度升不上去，加溫時間過長，并且冷吹時溫度不下降，不符合正常的分子篩加溫和運行曲線。經過對現場認真的查看，發現分子篩加溫出口（正常時的進口）測溫點位置安裝錯誤（圖2），只能顯示正常使用時的進口溫度，無法正確反映加溫時的出口溫度。

圖2 測溫點示意

安裝位置改變后，發現仍有一個不正常，經過檢查發現溫度計安裝位置顛倒了，更正后，加溫溫度恢復正常。

4.2.2 電爐出口加溫時溫度波動較大

由于原設計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。根據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DN150的截止閥。在分子篩活化中發現氣流聲音較大，且閥出口位置有結霜現象，流量最高只能達到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行了調試，沒有發現什么問題。安裝公司根據我們的要求將原DN100加溫閥改為DN150的截止閥，加溫氣量可以達到12000m3／h，并且電爐出口溫度也相當穩定，分子篩純化器工作正常了。

4.3 膨脹機的問題

4.3.1 膨脹機開不起來

設備準備裸冷時，開啟膨脹機，打開噴嘴20°時仍然沒有轉速，查看各個閥門沒有發現問題。經過再次仔細排查，發現兩臺增壓水冷器后止逆閥方向裝反，造成氣體送不出去。安裝人員立即調換，重新開啟膨脹機，轉速上去了。經過對設備裸冷檢查，沒有發現漏點。

4.3.2 安全閥起跳

膨脹機膨脹端設計有超壓保護安全閥，安全閥的起跳壓力為0.08MPa，但是由于膨脹機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氣，這樣既保證了加溫，又防止出現超壓現象。

5 分餾塔調試的問題

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%，主冷液位也出現大幅度的波動，打開主冷液位負壓管吹除，從負壓管內吹出液體，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，氧氣純度逐漸恢復正常。

5.2 氮氣純度不合格

氧氣合格后，氮氣純度一直不合格。經過認真仔細的分析，判斷液氮節流閥開度過大，造成下塔回流液偏少，液氮中含氧量較高，繼而造成氮氣純度不合格，將液氮分析接到氮氣分析在線表，通過關小液氮節流閥，觀察液氮純度的變化趨勢，趨勢向純度提高的方向變化，將液氮節流閥關至22°時，氮氣純度合格，純度一直保持在10×10－6以下。

6 氧壓機的問題

由于界內工藝設置聯鎖較多，易出現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），為此，我們在外送管線與放空管線之間增加了一條自調管線。保證了氧氣壓力的穩定和設備的安全。

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也有了較深的掌握，為以后的正常生產奠定了基礎。