煤化工空分装置安全运行要点探讨

高　峰

煤化工空分装置安全运行要点探讨

高峰

（安徽淮化股份有限公司，安徽淮南 232038）

空分设备和气化炉是煤化工项目的两大核心设备，但是当前的大型、特大型空分配套空压机、增压机、氧透、泵等动设备和高压低温阀门、控制系统等，存在一定的安全问题，并且其运行的效率较低且能耗过高，所以其质量可靠性不容乐观，必须进行相应的研究措施，以提高技术水平。

煤化工；空分装置；安全运行要点

随着煤化工的不断发展及产业链的延伸，空分装置在煤化工装置生产中的应用越来越普遍。由于煤化工工程装置规模化、设备大型化，空分装置作为煤化工项目中配套的核心部分，单套空分规模不断加大，总规模也在不断扩大。文章重点探讨了煤化工中空分装置能够实现安全运行的主要措施，以供参考。

1　分装置工艺流程

原料空气经除尘压缩经预冷机冷却，预冷后的空气经水分离器除去空气中的冷凝水，再经分子筛纯化器清除空气中的水分、二氧化碳和微量的乙炔等杂质。净化后的空气进入分馏塔，先在板式热交换器E1、E2中被返流气冷却至饱和温度进入精馏塔C底部，然后在精馏塔内逐板上升与塔板上的回流液传质、传热进行精馏，在精馏塔顶部获得高纯度氮气，其中：一部份氮气由塔顶部抽出，经过E1、E2被蒸馏空气复热至常温作为产品氮输出；另一部分在干式主冷K被液化，液化后绝大部分作为精馏塔的回流液，一小部分作为液态产品经液氮罐LNT储存、输出。

精馏后的回流液在精馏塔底部形成富氧液空，抽出后经液空过冷器E3由V-1阀节流送入干式主冷被氮气汽化，作为废气经E2复热后进入透平膨胀机ET，降低温度获得冷量后经板式热交换器E2、E1复热至常温排出冷箱。一部分作为再生气源，另一部分作为透平膨胀机制动风机的气源。

2　煤化工空分装置安全运行中存在的问题简述

空分装置运行过程中出现的问题进行总结，主要包括以下方面：经过长时间运行，空分装置产气量达不到设计能力，空分装置精馏塔压力存在下降趋势，初始时压力为0.68～0.7MPa，近期空分系统高压压力为0.58～0.62MPa；设备说明书中缺少预冷机出口温度的设定；由于各车间用气量极不平衡，制约了空分装置的连续稳定运行。空分设备是一个连续稳定的供气装置，后续用气量也应保持在一个相对稳定的状态，长时间、大幅度的不稳定用气，会对空分设备造成一定的危险，特别是在工况变化频繁时，应对措施不合理导致不必要的能源浪费。

3　煤化工空分装置安全运行要点分析

3.1确定空分装置中氧气能力和规格

在煤化工工程中，氧气不但是气化剂，同时也是反应原料，因此，煤气化对于氧气的需求很大，可以以氧气量作为空分装置的基本依据。在我们统计氧气用量及规模时，要按照煤气化装置，并参考其它用氧装置用量，可以实施叠加计算的方式，并综合运行过程中，煤质所出现的不同变化，以及用氧气装置实际负荷的状况，考虑总体设计的裕量。

3.2确定氮气能力及规格

根据氮气用气的基本特点，我们需要依照实际压力等级，汇总并统计好氮气的实际用量。提前预测各车间氮气的用量，合理调配各车间的氮气使用量，使氮气的供应处于稍有不足的状态，不足的部分则用液氮汽化补充，尽可能的减少反复调整空分设备氮气产量的情况发生。一般来说，氮气纯度需要符合用户的基本要求，其氮含量通常大于或者等于99.99%。

3.3比较内外压缩流程的安全性

煤化工首要条件就是需要关注空分装置整体的安全性，由于当前空分装置事故常发，其主要原因是主冷蒸发器燃爆所引起，此事故危险性很大。随着空分装置系统运行时间增加，其主冷蒸发器中主要存在的液氧含量也会发生浓缩，致使空分装置出现很大安全危险性。所以我们需要对外压缩空分装置中的危险性进行预防，尽量避免主冷器中乙炔气体由于长时间积累过量溢出，合理有效的持续排放含氧量，同时达到减少碳氢化物的主要目的。另外，由于空分装置中内压缩流程所有氧是来自于液氧气化，其主冷蒸发器中所产生的液氧常会被大量排除，碳氢化合物不易在主冷中聚集，有利于设备的安全运转。

3.4空分装置与气化炉的匹配

在空分装置的总体设计中，必须确保与气化炉之间的匹配度。气化炉是氧气的主要用户，所以，空分装置其系列与套数需要与气化炉系列数相匹配。其一，我们应当以国内外单套空分设备的最大制氧量来作为相应参考，系列数较少其投资也相应偏低，但是如果单套空分制氧量一旦过大，在实际工作中如果没有运行业绩或者生产能力，则需要在充分了解目前空分设备所作出业绩完成之后，然后需要结合气化炉系列数，并实现两者匹配。现如今，就我国当前供需关系来说，一套空分设备需要对应多台气化炉；但是就管道配置情况而言，空分装置中氧气母管的设置、配置方案以及氧管道系统连接等，都是相互关联的，都应当综合考虑。

3.5加强组织化管理

因为煤化工的生产是连续化的生产，实践证明网格化的安全管理模式在煤化工企业是比较切实可行的，安全组织管理体系必须昼夜发挥作用，这就要求在每一个特定区域内由专门人员轮流负责，遇到问题及时汇报，解决，这样才能确保生产在有纪律、有秩序的条件下安全进行。

4　结论

综上所述，在煤化工的生产过程中，为了维持空分装置的安全运行，必须以安全性要求为依据，重视对于空分装置实际运行流程的研究与了解，尤其关注内、外压缩过程中空气分离安全要素的合理控制，从而保证整个装置的运行安全，最终确保在煤化工生产过程中，选择合适的压缩方式，达到提高煤化工生产装置使用安全与生产效益的目的。

［1］ 江镇海.大型空分装置在煤化工生产中的安全运行［J］.化工装备技术，2012，（6）：44-46.

［2］ 毛汉云，吕远.浅谈空分装置在煤化工安全运行方面的选择［J］.广东化工，2014，（11）：165；173.

［3］ 刘子轶.试论空分装置在煤化工安全运行方面的选择［J］.化工管理，2015，（25）：179.

Discussion on Coal Chemical Air Separation Plant Safe Operation Point

Gao Feng

The air separation plant and gasification are two core equipment coal chemical project，but the current large，extra large air separation supporting air compressor，pressure machine，oxygen permeability，pumps and other machinery moving equipment and high-pressure cryogenic valves，control system，there are some security issues，and the efficiency of its operation and lower power consumption is too high，so the quality and reliability is not optimistic，you must make the appropriate research measures to improve the technical level.

coal chemical industry；air separation plant；the safe operation of the main points

TQ116.11

A

1003-6490（2016）06-0004-02

2016-06-08

高峰（1969—），男，安徽合肥人，工程师，主要研究方向为化工节能技术。

收稿日期：2016-06-06

作者简介： 王聪茂（1980—），男，河南长垣人，工程师，从事化工生产管理工作，现任尿素厂厂长。