KDONAr-7000/10000/210型自增壓空分設備調試總結

陳永強 姜 琳 李 豪

（河南開元空分集團有限公司，河南 開封 475004）

KDONAr-7000/10000/210型自增壓空分設備調試總結

陳永強 姜 琳 李 豪

（河南開元空分集團有限公司，河南 開封 475004）

本文介紹了KDONAr-7000/10000/210自增壓空分設備的流程特點，并分析解決設備調試過程中遇到的問題，對不合理的設計進行改造和完善。

空分設備；自增壓流程；液氧蒸發器

河南明泰鋁業股份有限公司煤制氣項目配套的KDONAr-7000/10000/210型空分設備由河南開元空分集團有限公司成套供應，采用常溫分子篩吸附凈化，增壓透平膨脹機制冷，液氧蒸發器增壓，規整填料精餾，全精餾無氫制氬，DCS系統控制。裝置主要技術性能，見表1：

表1 裝置主要技術性能參數

1 空分氧氣自增壓流程簡介

原料空氣經過濾器后在空壓機壓縮至0.50MPa，經預冷系統冷卻后進入切換使用的分子篩吸附器經凈化后，主要分為三路：一部分空氣進主換熱器中與返流氣體換熱至接近空氣液化溫度進入下塔。另一部分氣體經過膨脹機增壓后去主換熱器，再進入液氧蒸發器與液氧換熱，被冷卻成液空進入下塔。還有一部分空氣進入主換熱器，在其通道中部和底部抽出作為膨脹空氣，經膨脹后，送入上塔中部。在下塔中，空氣被初步分離成氮氣、貧液空和富氧液空，頂部氮氣在主冷中被冷凝為液體，同時部分液氧被汽化。部分液氮作為下塔回流液，另一部分液氮經過冷器后送入上塔頂部和精氬塔冷凝器。富氧液空在過冷器中過冷后一部分送入上塔，另一部分送入粗氬塔冷凝器作冷源，汽化后的液空蒸汽回上塔參加精餾。貧液空在過冷器中過冷后經節流送入上塔。液氧從主冷底部抽出送到液氧蒸發器中通過與增壓空氣進行換熱，汽化后進入主換熱器被復熱后作為產品氧氣輸出。出分餾塔污氮氣，部分作為分子篩吸附器的再生氣體，其余送往水冷塔。出分餾塔氮氣，一部分作為產品氣送出，其余送往水冷塔。

精液氬是采用低溫全精餾法制取的：從上塔相應部位抽出氬餾分氣體經粗氬塔精餾后，在粗氬塔I頂部得到含氧≤2×10-6的工藝氬氣，部分工藝氬氣被導入精氬塔中，繼續精餾；其余大部分被冷凝器的液空液化，作為粗氬塔的回流液，粗氬冷凝器采用過冷后的液空作冷源，蒸發后的液空蒸汽返回上塔。工藝氬氣從精氬塔中部進入，作為上升蒸汽參加精餾，與此同時在精氬塔蒸發器氮側用下塔頂部來的壓力氮作為熱源，促使精氬塔底部的液氬蒸發成上升蒸汽，氮氣被冷凝成液氮節流后送入上塔［1］。部分節流后液氮進入精氬塔冷凝器作為冷源，使精氬塔頂部產生回流液，以保證塔內的精餾，在精氬塔底部得到合格液氬。部分作為產品送出，另一部進入蒸發器蒸發，成為上升蒸汽繼續參與精氬塔精餾。

2 試車階段出現問題及處理方法

2.1 再生氣流量不夠

裸冷階段發現空氣用作再生氣時，即使空氣旁通作再生氣閘閥全開，流量也只有8 500Nm3/h，小于設計值9 500Nm3/h。三組電加熱器關掉一組之后，加熱器出口溫度195℃（正常180℃），檢查孔板后發現孔板正常。檢查現場閥門都沒有泄露，起初懷疑三通開口處有問題。最后仔細查看各個閥門，發現空氣旁通作再生氣閘閥裝反。于是將再生氣導出純化系統，將閥門正確安裝。污氮氣出電加熱器溫度及流量都達到正常設計值。

2.2 液氧蒸發器超壓保護安全閥門安裝位置不合適

由于自增壓流程本身特點，在啟車階段需要用下塔液氮管線的冷量來冷卻液氧蒸發器。但是設計安全閥的位置在這條中壓管線上，出現安全閥超壓（高于0.12MPa），液氧蒸發器壓力仍然很低的現象（十幾千帕）。建議設計者從液氧蒸發器本身引出安全閥，或從氧氣出液氧蒸發器主管線上引出。現場由于試車時間限制，在安全閥門前加裝根部閥，試車期間臨時關死。

2.3 氮氣污氮氣去分析儀管線接錯

積液完成進入調純階段后，發現污氮氣純度分析儀顯示不到0.05%。氮氣則高達幾千ppm。測量下塔頂部氮氣有幾個ppm。懷疑氮氣污氮氣去分析儀管線接反。對分析管線重新檢查后，發現錯將氮氣分析管接成污氮氣分析管。調換后氮氣純度5ppm。

2.4 液氧蒸發器內液氧不能排進液氧儲槽。

液氧蒸發器中液氧大部分蒸發為氧氣。小部分液氧作為產品送入液氧儲槽，配套的100m3的真空存儲。其高度在16m。液氧蒸發器內壓力0.1MPa，液氧蒸發器底部距離地面為2m。儲槽上進液無法進液。由于施工錯誤，儲槽只接了上進液。只能改變設計初衷，讓液氧蒸發器液面基本保持穩定，采用主冷排液的運行方式。這種方式容易使碳氫化合物聚集于液氧蒸發器而引起爆炸事故［2］。需用總碳分析表時刻監視液氧蒸發器內總碳含量，同時必須從排放閥排放液氧。

2.5 停車后液氧蒸發器液位超高

空分停車，設計中氧氣回流主冷閥門氣閉，無儀表氣時全開。停車后主冷液位已滿量程，導致液氧經過氧氣回流閥門流進液氧蒸發器，液氧蒸發器被灌滿從而進入液氧管線內，甚至進入主換器里。發現問題立即將閥門手動關死，將氧氣管線內液氧排盡。為避免發事故，塔內配管設計應有倒立U型結構。

3 結語

此項目于2014年3月調試成功，氧氮氬各項指標均達標。通過試車，對自增壓流程的設計和運行有更深刻的認識。以上是筆者對于本套空分的調試中遇到問題的總結，供大家參閱。

［1］張毛紹融，朱朔元，周智勇.現代空分設備技術與操作原理［M］.杭州：杭州出版社，2005.

［2］李化治.制氧技術［M］.北京：冶金工業出版社，2001.

Summary for Comm issioning of KDONAr-7000/10000/210 Self-pressurization Air Separation Plant

Chen Yongqiang Jiang Lin Li Hao
（Henan Kaiyuan Air Separation Group Co.，Ltd.Kaifeng，Henan 475004）

This paper introduced the process characteristics of KDONAr-7000/10000/210 self-pressurization air separation plant,and analyzed the problems arised during commissioning,reformed and improved the unreason?able design.

air separation plant；self-pressurization process；liquid oxygen evaporator

TQ116

A

1003-5168（2015）05-0090-2

2015-4-20

陳永強（1984-），男，本科，助理工程師，研究方向：空分調試、工程設計。