空分装置夏季负荷不足的技术改造

2016-03-14张卫星张凤娟河南能源化工集团中原大化河南濮阳457000

化工管理 2016年30期

关键词：空分液氧气化炉

张卫星　张凤娟（河南能源化工集团中原大化，河南　濮阳 457000）

空分装置夏季负荷不足的技术改造

张卫星张凤娟（河南能源化工集团中原大化，河南濮阳 457000）

空分装置夏季运行由于温度高使氧气产量下降，导致气化炉无法满负荷运行，通过倒灌液氧等方法的对比，确定技术改造的具体方案和实施效果，解决空分装置夏季负荷不足的问题。

空分装置；氧气产量；主冷凝蒸发器；粗氩系统；倒灌液氧

空分装置在夏季运行时，会因为气温高而造成空气压缩机的打气量下降，从而造成氧气产量下降，这会对后系统用氧单位的负荷造成限制。特别是在煤化工装置中，如果气化炉无法满负荷运行，那么就会造成巨大的经济损失。本文中的空分装置通过倒灌液氧等方式实现了后系统在夏季的高负荷稳定运行。以下是对夏季提高氧气产量以及倒灌液氧方案的阐述。

1　空分装置设计指标

某煤化工项目配套空分装置杭氧KDON-52000/61100型空分装置，该空分装置采用离心式空气压缩，常温分子筛净化，增压透平膨胀机，填料型上塔，全精馏无氢制氩，液氧（氮）泵增压的内压缩工艺技术，采用DCS控制，空压机设计打气量279000Nm3/h。

2　倒灌液氧方案的选定

本套空分设计产量为满足后系统壳牌气化炉用氧量，在空分装置运行正常的情况下，完全可以满足气化炉100%负荷。但由于后系统新上一套用氧装置，使耗氧量增加，当后系统全部满负荷运行时，空分制氧量将无法满足生产需要，且如遇空分装置夏季运行，空压机打气量减少，则问题更为突出。为保证后系统满负荷运行，解决制氧量不足问题，决定采用倒灌液氧的方法，提出以下方案：

（1）通过液氧采出管线进行倒灌，这是空分装置开车时采用的倒灌方法，目的是缩短开车时间，但是在正常装置运行时，这种方法有一定的风险。因为此管线与液氧泵入口管线使用同一根主管线，如果倒灌过程中出现气体，则可能会影响液氧泵的运行，造成液氧泵的汽蚀，从而造成液氧泵跳车。

（2）通过主冷凝蒸发器底部排液阀进行倒灌，这种方法因为直接加到主冷凝蒸发器液氧底部，对主冷的安全造成威胁，且对主冷凝蒸发器工况影响较大。

（3）通过氩系统粗氩塔Ⅱ底部液氩泵备用泵入口导淋进行倒灌，把液氧从液氧储槽灌至粗氩塔Ⅱ内，或通过液氧槽车泵将液氧输送到粗氩塔II内，再通过液氩泵把液氧从粗氩塔II输送到粗氩塔Ⅰ内，通过粗氩塔II底部进入主冷凝蒸发器液氧侧。优点是可通过调节液氩泵负荷来控制倒灌量，并且粗氩系统可为倒灌提供缓冲，更安全可靠，对精馏塔工况影响较小；缺点是对粗氩系统工况有一定影响。

经过比较，从安全性和可操作性上考虑，最终选择第三种方法进行改造。

3　方案操作方法和注意事项

3.1操作方法及注意事项

3.1.1自流倒灌，打开V07、V04、V01、V05或V06，V02、V03、V09，V08关闭，通过V01来调节进液量，为防止粗氩系统工况异常导致粗氩塔底部氩浓度高从而影响氧纯度，粗氩Ⅱ液位保证在2000mm～2500mm。

3.1.2通过泵倒灌，打开V07、V04、V01、V05或V06，启动泵通过V08调整出口压力，控制住0.4～0.5MPa，现场专人监护避免泵超压、安全阀起跳及对冷箱内设备管线造成损害，通过V08调整进液量。

为避免倒灌液氧对氧纯度造成影响，操作时适当降低了精馏塔上塔压力，增大了主冷凝蒸发器温差，增大了主冷凝蒸发器蒸发量，提高液氧纯度。为避免倒灌液氧对氩系统工况的影响，操作时适当减少了氩系统负荷，降低了氩馏分的抽取量，增大了粗氩气放空量，严格控制氩馏分的指标，避免“氮塞”。

安全方面，所有管线、阀门均经过吹扫、试压、查漏、脱脂处理，管道进行保温，编制事故预案，对人员进行专项培训、演练。

4　方案实施后对系统影响

（1）对粗氩系统影响较小，降低负荷后可保证粗氩系统正常运行，因精氩系统未投用，故后果未知。

（2）对精馏工况有一定影响，因加工空气量不足，如果主冷凝蒸发器液氧液位过高，则会造成液氧蒸发量减小，氩、氮组分无法被完全蒸发，会造成氧气纯度下降。操作中通过控制液氧的倒灌量，避免主冷凝蒸发器液氧液位过高，降低精馏塔上塔压力，降低主冷凝蒸发器液氧液位，增大主冷凝蒸发器液氧蒸发量等措施后，氧气纯度未发生较大波动。

（3）对低压换热器影响较大，但在可控制的范围，因加大了主冷凝蒸发器液氧的蒸发量，且要降低精馏塔上塔压力，所以加大了污氮气的抽取量，污氮气通过低压换热器的量增大后导致低压换热器热端温差增大，由3℃以内扩大到6℃左右，冷损增大。