KDONAr-7000/10000/210型自增压空分设备调试总结

陈永强 姜 琳 李 豪

（河南开元空分集团有限公司，河南 开封 475004）

KDONAr-7000/10000/210型自增压空分设备调试总结

陈永强 姜 琳 李 豪

（河南开元空分集团有限公司，河南 开封 475004）

本文介绍了KDONAr-7000/10000/210自增压空分设备的流程特点，并分析解决设备调试过程中遇到的问题，对不合理的设计进行改造和完善。

空分设备；自增压流程；液氧蒸发器

河南明泰铝业股份有限公司煤制气项目配套的KDONAr-7000/10000/210型空分设备由河南开元空分集团有限公司成套供应，采用常温分子筛吸附净化，增压透平膨胀机制冷，液氧蒸发器增压，规整填料精馏，全精馏无氢制氩，DCS系统控制。装置主要技术性能，见表1：

表1 装置主要技术性能参数

1 空分氧气自增压流程简介

原料空气经过滤器后在空压机压缩至0.50MPa，经预冷系统冷却后进入切换使用的分子筛吸附器经净化后，主要分为三路：一部分空气进主换热器中与返流气体换热至接近空气液化温度进入下塔。另一部分气体经过膨胀机增压后去主换热器，再进入液氧蒸发器与液氧换热，被冷却成液空进入下塔。还有一部分空气进入主换热器，在其通道中部和底部抽出作为膨胀空气，经膨胀后，送入上塔中部。在下塔中，空气被初步分离成氮气、贫液空和富氧液空，顶部氮气在主冷中被冷凝为液体，同时部分液氧被汽化。部分液氮作为下塔回流液，另一部分液氮经过冷器后送入上塔顶部和精氩塔冷凝器。富氧液空在过冷器中过冷后一部分送入上塔，另一部分送入粗氩塔冷凝器作冷源，汽化后的液空蒸汽回上塔参加精馏。贫液空在过冷器中过冷后经节流送入上塔。液氧从主冷底部抽出送到液氧蒸发器中通过与增压空气进行换热，汽化后进入主换热器被复热后作为产品氧气输出。出分馏塔污氮气，部分作为分子筛吸附器的再生气体，其余送往水冷塔。出分馏塔氮气，一部分作为产品气送出，其余送往水冷塔。

精液氩是采用低温全精馏法制取的：从上塔相应部位抽出氩馏分气体经粗氩塔精馏后，在粗氩塔I顶部得到含氧≤2×10-6的工艺氩气，部分工艺氩气被导入精氩塔中，继续精馏；其余大部分被冷凝器的液空液化，作为粗氩塔的回流液，粗氩冷凝器采用过冷后的液空作冷源，蒸发后的液空蒸汽返回上塔。工艺氩气从精氩塔中部进入，作为上升蒸汽参加精馏，与此同时在精氩塔蒸发器氮侧用下塔顶部来的压力氮作为热源，促使精氩塔底部的液氩蒸发成上升蒸汽，氮气被冷凝成液氮节流后送入上塔［1］。部分节流后液氮进入精氩塔冷凝器作为冷源，使精氩塔顶部产生回流液，以保证塔内的精馏，在精氩塔底部得到合格液氩。部分作为产品送出，另一部进入蒸发器蒸发，成为上升蒸汽继续参与精氩塔精馏。

2 试车阶段出现问题及处理方法

2.1 再生气流量不够

裸冷阶段发现空气用作再生气时，即使空气旁通作再生气闸阀全开，流量也只有8 500Nm3/h，小于设计值9 500Nm3/h。三组电加热器关掉一组之后，加热器出口温度195℃（正常180℃），检查孔板后发现孔板正常。检查现场阀门都没有泄露，起初怀疑三通开口处有问题。最后仔细查看各个阀门，发现空气旁通作再生气闸阀装反。于是将再生气导出纯化系统，将阀门正确安装。污氮气出电加热器温度及流量都达到正常设计值。

2.2 液氧蒸发器超压保护安全阀门安装位置不合适

由于自增压流程本身特点，在启车阶段需要用下塔液氮管线的冷量来冷却液氧蒸发器。但是设计安全阀的位置在这条中压管线上，出现安全阀超压（高于0.12MPa），液氧蒸发器压力仍然很低的现象（十几千帕）。建议设计者从液氧蒸发器本身引出安全阀，或从氧气出液氧蒸发器主管线上引出。现场由于试车时间限制，在安全阀门前加装根部阀，试车期间临时关死。

2.3 氮气污氮气去分析仪管线接错

积液完成进入调纯阶段后，发现污氮气纯度分析仪显示不到0.05%。氮气则高达几千ppm。测量下塔顶部氮气有几个ppm。怀疑氮气污氮气去分析仪管线接反。对分析管线重新检查后，发现错将氮气分析管接成污氮气分析管。调换后氮气纯度5ppm。

2.4 液氧蒸发器内液氧不能排进液氧储槽。

液氧蒸发器中液氧大部分蒸发为氧气。小部分液氧作为产品送入液氧储槽，配套的100m3的真空存储。其高度在16m。液氧蒸发器内压力0.1MPa，液氧蒸发器底部距离地面为2m。储槽上进液无法进液。由于施工错误，储槽只接了上进液。只能改变设计初衷，让液氧蒸发器液面基本保持稳定，采用主冷排液的运行方式。这种方式容易使碳氢化合物聚集于液氧蒸发器而引起爆炸事故［2］。需用总碳分析表时刻监视液氧蒸发器内总碳含量，同时必须从排放阀排放液氧。

2.5 停车后液氧蒸发器液位超高

空分停车，设计中氧气回流主冷阀门气闭，无仪表气时全开。停车后主冷液位已满量程，导致液氧经过氧气回流阀门流进液氧蒸发器，液氧蒸发器被灌满从而进入液氧管线内，甚至进入主换器里。发现问题立即将阀门手动关死，将氧气管线内液氧排尽。为避免发事故，塔内配管设计应有倒立U型结构。

3 结语

此项目于2014年3月调试成功，氧氮氩各项指标均达标。通过试车，对自增压流程的设计和运行有更深刻的认识。以上是笔者对于本套空分的调试中遇到问题的总结，供大家参阅。

［1］张毛绍融，朱朔元，周智勇.现代空分设备技术与操作原理［M］.杭州：杭州出版社，2005.

［2］李化治.制氧技术［M］.北京：冶金工业出版社，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

陈永强（1984-），男，本科，助理工程师，研究方向：空分调试、工程设计。