昊华国泰60 000Nm3/h空分试车运行总结

曾祥文，高兴东

(鄂尔多斯市国泰化工有限公司，内蒙古 杭锦旗 017418)



昊华国泰60 000Nm3/h空分试车运行总结

曾祥文，高兴东

(鄂尔多斯市国泰化工有限公司，内蒙古 杭锦旗 017418)

简述了昊华国泰化工有限公司60 000 Nm3/h空分装置的工艺流程和主要技术参数，详细介绍了在空分装置试车运行过程中出现的问题，以及采取的相应处理措施，保证了空分装置的安全、稳定运行。

空分装置；试车；处理措施

0 引 言

昊华国泰化工有限公司为40万t甲醇装置配套的60 000 m3/h空分装置，是由杭州杭氧股份有限公司成套供货。装置配套西门子股份公司SST-600(HNK40/63)型汽轮机、STC-GV(160-7)型多轴一体式压缩机，采用大型卧式分子筛变温吸附、增压透平膨胀机制冷、全精馏的内压缩流程，压缩机组和空分装置分别采用ITCC和DCS操作系统。

空分装置于2015年4月27日成功试车出氧。在试车运行期间，装置整体运行稳定。但伴随着试车也陆续出现了一些问题。现将试车出现的问题及采取的措施总结如下，供同行们借鉴、参考。

1 空分工艺流程

1.1 工艺流程简述

原料空气经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质后，进入离心式空压机，经压缩机压缩到约0.62 MPa(A)，然后进入空气冷却塔冷却。

经空冷塔冷却后的空气进入分子筛纯化器，空气中的水、碳氢化合物和二氧化碳被吸附净化。净化后的空气分成三股。一股作为压缩空气和仪表空气供给用户。一股空气进入低压板式换热器，被返流污氮气冷却后直接进入下塔。另一股空气去增压空压机，这股空气分成两部分：一部分空气经增压空压机第一级叶轮增压后抽出作为仪表空气。一部分空气经增压空压机增压后分成两股，一股进入膨胀机的增压机中增压，然后被冷却器冷却至常温后进入高压板式换热器，用来与液氧换热，再节流后进入下塔。另一股进入高压板式换热器，在高压板式换热器中部抽出进入膨胀机去膨胀，膨胀后的空气进入气液分离器，气体送入下塔，液空经过冷却后节流进入上塔。

空气经下塔初步精馏后，获得液空、纯液氮和污液氮，并经过冷器过冷后节流进入上塔。经上塔进一步精馏后，在主冷底部获得液氧，大部分经液氧泵压缩后进入高压板式换热器，复热后出冷箱，进入氧气管网。在主冷底部获得的液氧经过冷器过冷后作为产品进入贮槽。

从下塔顶部引出压力氮进入高压板式换热器，复热后出冷箱。又在主冷氮侧抽出液氮经过冷器过冷后作为产品进入贮槽。

从上塔顶部引出的低压氮气经过冷器和高压板式换热器复热出冷箱，一部分进入水冷塔给水进行降温，多余的放空。从上塔上部引出污氮气经过冷器和低压板式换热器复热出冷箱后分成两部分：一部分进入分子筛系统的蒸汽加热器，作为分子筛再生气体，其余污氮气去水冷塔。

从上塔中部抽取一定量的氩馏份送入增效氩塔，氩馏份经增效氩塔精馏得到粗氩气，粗氩气经低压板式换热器复热后出冷箱，经污氮气管进水冷塔。

1.2 工艺流程图(见图1)

1.X8611自洁式过滤器；2.C8601空压机；3.C8602增压机；4.K8601汽轮机；5.T8701空冷塔；6.T8702水冷塔；7.V8701A/B分子筛纯化器；8.E8701蒸汽加热器；9.TC8841膨胀增压机；10.ET8841膨胀机；11.E8802A/B/C高压板式换热器；12.E8801A/B/C/D/E/F/G/H 低压板式换热器；13.V8801气液分离器；14.E8803A/B过冷器；15.E8805主冷凝蒸发器；16.T8801下塔；17.T8802上塔；18.T8871增效塔；19.E8871增效塔冷凝器；20.P8861A/B高压液氧泵；21.X8801消音塔。

图1 昊华国泰 60 000 Nm3/h空分装置流程示意图

Fig.1 Haohua cathay 60 000 Nm3/h air separation unit flow diagram

2 主要技术参数

表1 KDON-60000/20000型空分设备技术参数

3 试车出现的问题及处理措施

3.1 增加增压机入口补气管线

由于空压机和增压机为多轴一体压缩机，在空压机启动时增压机也同时运行，因此需要提前对增压机进行补气才能保证增压机运行(有增压机入口压力低启动联锁)。由于存在设计漏项，装置并未设计补气管。在与现场设计沟通后，增加了DN50补气管线到增压机入口，保证了机组正常试车。

3.2 油洗一直不合格问题

在油洗接近尾声时，油系统管道都已经冲洗合格。然而油过滤器安装上滤芯后再次进行油洗时，发现回油管路安装的油滤网上出现了很多绒毛。再经过更换多个新油滤芯后，仍不能解决这一问题，这给原本可及早结束的油洗工作又带来了难题。

在经过请教多方专家后，确定回油滤网上的绒毛是在油洗过程中，由于润滑油流速过快，在油滤器处产生的静电将油滤芯滤布打碎产生的。在经厂家更换了防静电油滤芯后，问题得到了解决。

3.3 疏水泵不打量问题

在汽轮机单机试车过程中，疏水泵经常出现不打量问题，不时造成热井液位波动，威胁着汽轮机稳定运行。

再经多次对输水泵操作优化、对泵出口管道疏通检查以及对泵进口管线真空排查后仍不能解决。之后将疏水泵返回制造厂对叶轮进行重新测算改造后恢复了正常。

3.4 压缩机组联动试车时跳车问题

西门子压缩机组第一次联动试车时，由于未能对汽轮机升速阶段时间和蒸汽量进行正确评估，在机组从低速暖机转速2 080 r/min爬升到6 182 r/min高速暖机转速过程中，机组爬升速率非常快，整个过程只需要约4min50s，机组升速率约为850 r/min。在这么短的时间里，汽轮机需要的高压蒸汽从20 t/h会增加到100 t/h左右。由于未能与供汽单位提前沟通，供汽单位未能做到这么短时间内100 t/h的蒸汽供应，因此第一次机组联动试车由于蒸汽供应不足而失败。

在召开分析会后，空分车间与供汽单位进行了充分沟通。要求每次开车前双方要确定机组大概升速时间及所需蒸汽量等信息，确保了空分今后机组开车前高压蒸汽的充足准备。

3.5 改造上塔低压氮气、污氮气吹除管线

由于设计未考虑周全，上塔低压氮气、污氮气吹除口安装在冷箱、氧阀室和在线分析室三个建筑之间的“U”形区域处。当操作异常出现上塔压力高时，需要在此处进行人工开阀门泄压。此时，人工开阀附近区域氧含量很低，极易引起人员窒息事故。

为防止上塔泄压时此区域氮气富集，引起人员窒息事故，将低压氮气、污氮气排放口进行了改造。通过增加管道将上塔吹除排放口引到冷箱北侧开阔地带，并且设置了高空排放。

3.6 工艺凝液管线改造

由于空分工艺凝液排放管线与全厂其他界区工艺凝液排放管线共用一根总回水管，在其他界区排放工艺凝液时，空分工艺凝液不能正常送出，严重影响了分子筛加热器的运行。多次排查后仍不能解决问题，之后的一段时间，只能就地排放大量工艺凝液确保蒸汽加热器运行。

在与设计沟通，增加了空分单独工艺凝液回水管线，解决了这一问题。

3.7 增效塔不能正常投用问题

空分冷箱装砂后精馏第一次开车时，上塔、下塔和主冷都已经正常积液，唯独增效氩塔冷凝器没有积液。在开大冷凝器液空管线气提阀后很长时间仍没有变化。最初怀疑可能是汽提阀故障未打开造成的，在拆开汽提阀阀后法兰进行开阀测试，有气体出来，确定气提阀门正常。此时无意中稍开了粗氩冷凝器液空进液阀，此法兰处有低温液体从塔内喷出，随即确定汽提阀阀后止回阀装反。之后利用停车机会，将止回阀切割后调整重新焊接。再次开车后，打开汽提阀增效塔冷凝器开始积液运行正常。见图2。

图2 粗氩冷凝器液空管线及气提管线图

3.8 改造液氧泵密封气

高压液氧泵密封气设计为0.7 MPa仪表空气，当空分装置跳车时，0.7 MPa仪表空气改由螺杆压缩机供应。由于螺杆压缩机提供的仪表气露点较高，极易出现液氧泵密封冻堵而造成泵体漏液问题。这给氧泵后期处理和液氧泵恢复开车造成很大麻烦。

为解决这一问题，决定将高压液氧泵密封气改造为氮气。从50 m3氮气储罐引出一股中压氮气(3.2 MPa)，经减压后到0.7 MPa后作为液氧泵密封。由于氮气储罐一直保持满压状态，可一直保证氧泵干燥密封气的供应，从而彻底解决装置停车时液氧泵密封冻堵而造成泵体漏液问题。见图3。

图3 液氧泵密封气改造图

3.9 液氮贮槽纯度一直不合格问题

试车后，空分精馏塔产出的液氧、液氮质量达到设计标准。然而在液氮贮槽积起液位后，液氮贮槽液体纯度分析却一直不合格。贮槽内液氮含氧量逐渐达到600×10-6左右，并且一直还有上涨趋势。

经过多次分析查找原因，猜测可能是后备液氮离心泵密封气(仪表空气)通过与液氮贮槽相连的入口管道进入液氮贮槽造成的液氮贮槽污染。将液氮泵密封气由仪表空气设计改为0.45 MPa氮气后，贮槽液氮液体纯度逐渐好转，由此证明当时猜测是正确的。在经过多次置换后，液氮贮槽中液氮最终达到了合格标准。

3.10 液氧泵出口阀装反问题

在液氧泵试车一段时间后准备清理一下氧泵入

口过滤网。正常切换到另一台氧泵运行后，停止这台氧泵运行并进行排液。但经过很长时间之后，发现此泵低温液体一直排不完。初步断定是氧泵进口或出口阀门关不严造成的，但不能判断是哪个阀门问题。但不论哪个阀门内漏，都将使氧泵不能正常加温检修。

通过对阀门结构进行研究，并多次与阀门厂家进行沟通，发现是液氧泵出口阀装反问题。当出口阀门装反时，阀门背压较高，使阀门密封效果大大下降。这时，正常运行的氧泵送出的液氧通过此泵出口阀回流到泵中，造成此泵低温液体一直排不完。

在大修时将两台氧泵出口阀切割后反向安装，解决一台氧泵运行另一台氧泵不能切换检修这一问题，保证备用液氧泵正常检修、备车。

3.11 汽提阀位置设计不合理

由于精馏塔设计较高，精馏系统开车时需要打开液空、液氮、污液氮气提阀才能正常运行。当装置遇到紧急停车时，为防止外界气体通过气提阀进入上塔，造成上塔超压事故，需立即手动关闭气提阀。但是，由于气提阀安装位置太高，给人工快速关闭造成很大困难。

通过更改设计，通过增加管道改造，将汽提阀安装到易操作的地面处，彻底解决了这一问题。

4 总 结

从一年多来试车情况来看，杭氧的这套6万空分装置，配置较高，整体运行比较稳定。虽然在试车过程中出现了上述一些问题，但并未影响装置的整体试车进度及安全稳定运行。同时，通过上述试车出现问题的逐一解决及改造，使装置得到了进一步优化，运行更加优质、安全和稳定。

Summary on the 60 000 Nm3/h Air Separation Unit Commissioning at Haohua Guotai

ZENG Xiangwen，GAO Xingdong

(Ordos City Guotai Chemical Co., Ltd., Hangjinqi 017418,China)

Describes the process and the main technical parameters of the Haohua Guotai Chemical Co., Ltd. 60 000 m3/h air separation unit, detailing the in air separation unit test problems appeared in the process of operation, and take corresponding measures, to ensure the device safe and stable operation.

air separation unit；commissioning；treatment measures

2016-06-11

TQ116.11

A

1007-7804(2016)05-0022-04

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.05.007

曾祥文(1980)，男，工程师，2003年毕业于山东科技大学，现为鄂尔多斯市国泰化工有限公司空分车间副主任。E-mail：ykghzxw@126.com