8000m3／h空分设备的调试

刘言信

（河南安阳九天精细化工集团公司，河南 安阳 455133）

KDON—8000／4000型空分是一套典型的外压缩流程设备，是安阳化学工业有限公司新建200kt／a乙二醇装置的配套工程，主要为乙二醇装置提供纯度为99.6%、压力为0.55MPa的氧气。此套装置由开封空分设备有限公司提供成套的设备，2012年3月开始土建、设备安装，单机试车等。2012年9月3日调试成功，生产出合格的氧气。

1 空分设备的配置

（1）空压机选用的是开封空分设备厂生产的DA880型四级压缩、二级冷却单轴压缩机，由电机驱动，压缩机电机上带有水冷却系统，排气压力0.65MPa（绝压），流量为44000m3／h。

（2）预冷系统由水冷塔和空冷塔及4台水泵和一套冷冻机组组成，冷冻机组由开利公司提供，螺杆型，型号为30HXY065A，两台冷却泵和两台冷冻泵各一用一备。

（3）分子筛纯化系统由两台组成，切换使用，周期为4h。再生设备两台：一台为立式结构电加热器；一台为卧式蒸汽加热器，根据情况选择使用。

（4）膨胀机采用增压膨胀机，由开封空分设备有限公司生产，一用一备。

（5）精馏系统的下塔为筛板塔，上塔为规整填料塔。上塔采用填料塔，在其他参数不改变的情况下，效率可提高5%以上。

（6）氧压机型号为ZW－70／2，是立式双级双缸双作用、水冷、无润滑、活塞式压缩机，结构紧凑，导向环、活塞环、填料磨损均匀，寿命长。

2 流程特点

（1）采用直接接触空冷塔，降低空气温度，改善分子筛的工作环境，另外，还洗涤空气中的杂质。水温经过冷冻机组可以降至8～10℃，水冷塔和空冷塔采用填料塔，换热效率高、阻力小、能耗小、可靠性好。

（2）采用分子筛吸附净化空气，工艺流程简单，启动容易，操作方便，运行安全，切换损失小，精馏工况稳定，产品提取率高。

（3）上塔采用规整填料塔，传热传质性能好，阻力小，空压机排压降低，使操作可靠，并大大降低能耗。

（4）采用增压膨胀机，单位制冷量大，膨胀量较小，改善了上塔的精馏工况。

（5）配置了一个副冷和一个液氧量筒，定期排放主冷液氧，增加主冷的安全性。

（6）设置了膨胀机前温度调节流路，以满足启动过程以及正常运转的工况要求。

（7）主换热器为三个，分别采用氧气、氮气、污氮气与入塔空气换热，并附设调节阀门，可调节各板翅式换热器的热端温差，防止偏流，减少冷损。

3 流程简述

原料空气经自洁式空气过滤器去除灰尘和机械杂质，在离心式空压机中被压缩至0.53MPa、100℃左右，压缩空气经空气冷却塔洗涤冷却至8～10℃，然后进入自动切换使用的分子筛吸附器，以清除 H2O、CO2、C2H2和CnHm，出分子筛的空气为12～14℃，分成三路。

一路进入分馏塔，经过主换热器与返流气体换热，空气被冷却至液化温度（－173℃），相应有少量气体液化，这些气液混合物一起进入下塔。

另一路空气（8000m3／h）作为膨胀气体，经增压机增压并经冷却器冷却后也进入主换热器与返流气体换热。这部分空气被冷却至－115℃左右，从主换热器中部和底部抽出去膨胀机，膨胀后的空气进入上塔中部。

第三路仅少量空气，去仪表空气系统，作为仪表气。

在下塔，空气被初步分离成氮和富氧液空，在塔顶获得纯度99.99%的气氮，进入主冷与液氧换热冷凝成液氮，部分液氮回下塔作为下塔的回流液。另一部分液氮，经过冷器过冷后节流进入上塔顶部，作为上塔回流液。下塔釜液含O236%的液空，经过冷器过冷、节流后进入上塔中部参加精馏。

不同状态的三股流体进入上塔经再分离后，在上塔顶部得到流量约12000m3／h、纯度为99.99%的氮气，经过冷器、主换热器复热后出分馏塔。上塔底部的液氧在主冷被下塔的氮气加热而蒸发，其中8000m3／h、纯度99.6%的氧气，经主换热器复热后出分馏塔，其余部分作为上升蒸气参加精馏；在上塔上部尚有约12000m3／h的污氮抽出，仍经过冷器、主换热器复热引出分馏塔。

另外，从主冷引出80m3／h液氧到液氧量筒，积累到一定液位后排至液氧储槽，供销售用，同时可以稀释主冷碳氢化合物浓度，进一步保证主冷安全。

从分馏塔出来的污氮，其中10000m3／h去HXK－45000／5.3型纯化系统，再生分子筛，其余去水冷塔升温、增湿后放空。

合格的氮气出分馏塔后，按用户需要并入用户氮气管网，加压后送用户使用，其余部分去预冷系统的水冷却塔，升温、增湿后放空。

合格的氧气出分馏塔后，按用户需要加压后并入用户氧气管网，供用户使用。

4 调试过程中发现的问题及处理

4.1 空压机问题

4.1.1 振动值超标联锁跳车

8月2日20时18分DA880空压机检查结束后准时开车，当导叶开至40°时，低压侧振动值开始有小幅度的波动，升至50μm波动减少，继续将导叶开到50°时，空压机低压侧振动值超过85μm，联锁跳车。打开低压侧轴瓦检查，发现轴瓦过盈间隙过小，调整好间隙重新开启仍然出现类似的跳车。怀疑叶轮动平衡有问题，返厂做动平衡和叶轮探伤，没有发现问题，设计院专家到现场检查气流通道时发现气流通道存在较大问题，高速流动的气流在通道内遇到的阻力较大，造成转子产生不平衡力，引起振动。由于现场不具备处理的条件，随后将空压机整机返厂进行处理。返厂后将流道、隔板、蜗壳、中间冷却器均进行了检查处理。流道处理前后图片对照见图1。

4.1.2 自洁式过滤器不反吹

在对自洁式过滤器试验时发现自洁式过滤器没有反吹，并且电磁阀有异常响声。经过电仪人员初步检查，发现个别电磁阀阀体发热，随即将自洁式过滤器电源断掉。和厂家联系，售后人员到场后，仔细检查了电磁阀和控制柜，发现控制柜上电路板出现故障，更换电路板后恢复正常。

4.1.3 螺杆油泵损坏

由于在测试油泵联锁时同时启动两台油泵，造成油压超高，螺杆泵螺杆抱死，电机将油泵联轴器憋断，油泵损坏。更换两台油泵后，恢复正常，同时，对泵后止逆阀进行了改造，在止逆阀阀腔上增加了限制阀芯超高的限制器，保证了阀芯只能在允许的范围内活动，杜绝了由于止逆阀升至过高位置造成油泵憋压的事故发生。

4.1.4 空压机气动阀开关不灵活

在空压机防喘振自调阀的测试中发现自调阀开关不到位，经过检查没有发现阀体和定位器的问题。经过仔细检查，发现自调阀的气源管线和自洁式过滤器的反吹气源在一根管线上，当自洁式过滤器反吹时造成气源压力下降，最终导致自调阀开关不到位。和安装人员沟通后，安装了自洁式过滤器专用反吹气源，杜绝了类似的情况再次发生。

图1 流道处理前后对照

4.2 纯化器问题

4.2.1 纯化器出口加热温度上不去

在分子筛活化的时候，分子筛出口温度升不上去，加温时间过长，并且冷吹时温度不下降，不符合正常的分子筛加温和运行曲线。经过对现场认真的查看，发现分子筛加温出口（正常时的进口）测温点位置安装错误（图2），只能显示正常使用时的进口温度，无法正确反映加温时的出口温度。

图2 测温点示意

安装位置改变后，发现仍有一个不正常，经过检查发现温度计安装位置颠倒了，更正后，加温温度恢复正常。

4.2.2 电炉出口加温时温度波动较大

由于原设计纯化器加温活化阀位置在4m管廊上，管径为DN150，阀门为DN100，并且没有操作平台。根据我们的要求将该阀引至地面1m的位置，在DN150的管线上增加一个DN150的截止阀。在分子筛活化中发现气流声音较大，且阀出口位置有结霜现象，流量最高只能达到7000m3／h，电炉出口温度忽高忽低，加温受到影响。电炉温控器厂家到场后对温控器进行了调试，没有发现什么问题。安装公司根据我们的要求将原DN100加温阀改为DN150的截止阀，加温气量可以达到12000m3／h，并且电炉出口温度也相当稳定，分子筛纯化器工作正常了。

4.3 膨胀机的问题

4.3.1 膨胀机开不起来

设备准备裸冷时，开启膨胀机，打开喷嘴20°时仍然没有转速，查看各个阀门没有发现问题。经过再次仔细排查，发现两台增压水冷器后止逆阀方向装反，造成气体送不出去。安装人员立即调换，重新开启膨胀机，转速上去了。经过对设备裸冷检查，没有发现漏点。

4.3.2 安全阀起跳

膨胀机膨胀端设计有超压保护安全阀，安全阀的起跳压力为0.08MPa，但是由于膨胀机的加温气体为分子筛后的气体，压力在0.5MPa左右，加温阀开启时稍有不慎安全阀即起跳。鉴于这种情况，车间让安装人员将加温气体改为污氮气，这样既保证了加温，又防止出现超压现象。

5 分馏塔调试的问题

5.1 氧气纯度合格后又下降

9月3日晚20：20氧气合格后，纯度一直保持在99.6%，到9月4日凌晨3：00氧气纯度开始下降，最低降到85%，主冷液位也出现大幅度的波动，打开主冷液位负压管吹除，从负压管内吹出液体，显然是主冷液位过高造成精馏破坏，最终造成氧气纯度下降。打开液体排放阀，通过集散将主冷液位排至2300mm，氧气纯度逐渐恢复正常。

5.2 氮气纯度不合格

氧气合格后，氮气纯度一直不合格。经过认真仔细的分析，判断液氮节流阀开度过大，造成下塔回流液偏少，液氮中含氧量较高，继而造成氮气纯度不合格，将液氮分析接到氮气分析在线表，通过关小液氮节流阀，观察液氮纯度的变化趋势，趋势向纯度提高的方向变化，将液氮节流阀关至22°时，氮气纯度合格，纯度一直保持在10×10－6以下。

6 氧压机的问题

由于界内工艺设置联锁较多，易出现使用氧气直接切断的情况，且对氧气压力要求较高（必须保证在0.48～0.52MPa之间波动），为此，我们在外送管线与放空管线之间增加了一条自调管线。保证了氧气压力的稳定和设备的安全。

总之，在8000空分装置的试开车过程中遇到了很多问题，通过我们的努力得到了解决，我们因此对整套装置的性能和特点也有了较深的掌握，为以后的正常生产奠定了基础。